Impresión 3D con Filaflex conductor

¿Alguna vez ha querido crear algo con su impresora 3D que incluyera componentes electrónicos? ¿Quizás sensores, pistas conductoras o blindaje contra el ruido de radiofrecuencia?

Los filamentos conductores FFF/FDM para impresión 3D han sido diseñados para usuarios interesados ​​en combinar la impresión 3D y la electrónica. Conjuntos conductores que integran interruptores, potenciómetros, LEDs, sensores táctiles capacitivos... Todo esto y mucho más es posible gracias a ellos.

Específicamente desarrollado para permitir la impresión 3D de componentes conductores electrónicos Los filamentos conductores son materiales muy fáciles de imprimir y compatibles con casi cualquier impresora 3D FDM/FFF del mercado.

Aplicaciones

Sus aplicaciones son muchas y variadas, pero destacan especialmente las siguientes:

Sensores

El filamento conductor se puede utilizar para crear sensores capacitivos (táctiles) que se utilizan en una amplia gama de productos electrónicos que se utilizan en la vida cotidiana; Es un excelente material para el diseño de dispositivos de interfaz humana (stylus pens para teléfonos móviles y tabletas).

Video 1:Lápiz puntero. Fuente:Proto-Pasta.

Los sensores de detección capacitivos también se pueden usar para medir la proximidad, la posición, la humedad, los niveles de líquido y la aceleración.

Pistas conductoras

Otra aplicación del filamento conductor es en la creación de circuitos conductores de electricidad para usos en electrónica que, en el caso de los filamentos conductores flexibles, será también aplicable a la electrónica flexible.

Imagen 1:Circuito de conducción. Fuente:Recreus.

Tradicionalmente, para agregar circuitos conductores a sus creaciones, los entusiastas de la impresión 3D tenían que diseñar piezas con las ranuras necesarias para agregar alambre de cobre después de la impresión. Con el filamento conductor se puede imprimir el cableado simultáneamente con el proceso de construcción de la pieza .

Blindaje contra ruido de radiofrecuencia e interferencias electromagnéticas

La alta conductividad que ofrece el filamento conductor no solo es excelente para sensores y circuitos impresos en 3D, sino que también es útil para su uso contra EMI (interferencia electromagnética) y en aplicaciones de blindaje de RF (radiofrecuencia) muy importantes en una amplia gama de aplicaciones. gama de industrias. El blindaje EMI/RF se utiliza para bloquear el campo electromagnético y la radiación electromagnética de radiofrecuencia dentro de un espacio; Es importante usar blindaje EMI y RF en hospitales, laboratorios o entornos de la industria aeroespacial para protegerse contra señales de la competencia, ya que pueden hacer que los equipos patentados proporcionen mediciones falsas . El blindaje EMI/RF logra esto al bloquear las señales de AM, FM, TV, servicios de emergencia y teléfono. El filamento conductor es ideal para diseñar blindajes RF/EMI utilizados en artículos altamente personalizados.

Consejos de uso

Diseñado para usar con impresiones destinadas a funcionamiento a temperatura ambiente y para usar en proyectos de baja tensión y baja corriente (que no supere los 12 voltios), se deben evitar los filamentos conductores para fuentes de alimentación superiores a 100 mA.

Imprimir con filamentos conductores (PLA) es casi tan fácil como imprimir con PLA estándar. No es necesario tener una impresora 3D con cama caliente, aunque si la tienes, se recomienda usar la cama caliente a 50-60º C ya que se obtiene una mayor adherencia.

Se debe evitar en lo posible la posible contaminación del filamento conductor con suciedad de las manos o polvo del ambiente, por lo que se recomienda almacenar en un lugar seco y lejos de estas y/u otras partículas. También se recomienda lavarse las manos antes y después de su uso y tratarlo con guantes. El usuario debe evitar la exposición prolongada a la humedad.

Una boquilla se recomienda para la impresión de filamento conductor de al menos 0,4 / 0,5 mm . La boquilla de la impresora 3D siempre debe lavarse antes y después de usar el filamento para evitar complicaciones en la impresión. El filamento conductor tiene tendencia a adherirse a las boquillas de latón, por lo que se recomienda limpiar la superficie externa de la boquilla antes de imprimir con aceite (técnico o doméstico) o lubricante para reducir la acumulación de material en el exterior de la boquilla durante la impresión. También puedes usar pintura repelente al plástico.

Imagen 2:Pintura repelente al plástico. Fuente:Sliceengineering.

Las propiedades intrínsecas del filamento conductor son tales que no debe dejarse inactivo en el extrusor de la impresora 3D (mientras no está imprimiendo), ya que puede expandirse y provocar la obstrucción de la boquilla (obstrucción). Por lo tanto, después de la impresión, el filamento debe retirarse lo antes posible de la extrusora y utilizar un filamento de limpieza. limpieza.

Imagen 3:Filamento de limpieza. Fuente:Materiales inteligentes.

También es muy importante imprimir a la temperatura recomendada , ya que si imprimes a una temperatura más baja, la viscosidad del fundido no será la óptima, por lo que se expandirá y obstruirá la boquilla; y en caso de imprimirlo a una temperatura más alta, se producirá una degradación parcial junto con una agregación sustancial de nanomateriales que también producirá la obstrucción de las boquillas.

En caso de obstrucción total de la boquilla, intentar destaparla calentando la boquilla a 200ºC e intentar quitar la obstrucción con un alambre de cobre, o intentar derretir ABS o PLA (filamentos rígidos) para arrastrar el material atrapado, o empápelo en acetona, etc. En caso de no poder solucionar el problema, será necesario cambiar la boquilla por una nueva. Para evitar esto, se deben tener en cuenta todos los consejos mencionados anteriormente.

Por otro lado, también es muy importante tener la base de la impresora 3D perfectamente nivelada , de lo contrario, se acumulará una cantidad significativa de material en la superficie externa de la boquilla, que al solidificarse obstruirá el flujo de la masa fundida. Por lo tanto, la superficie exterior de la boquilla enfriada debe limpiarse con alcohol si esto sucede.

Filamentos conductores en el mercado

PLA conductivo (Proto-Pasta):  Con una temperatura de ablandamiento similar al PLA, el filamento conductor de Proto-Pasta es más flexible, pero tiene menos adherencia entre capas. Factible de controlar cualquier elemento a través de una resistencia de 1Kohm, es ideal en circuitos de bajo voltaje, teclados digitales que requieren baja conductividad, arduino, sensores táctiles, robótica y electrónica.

Filamento de grafeno Koltron G1 (Addnorth):  Dopado con Aros Graphene, un grafeno desarrollado y patentado por la empresa Graphmatech y con una matriz a base de fluoruro de polivinildieno (PVDF), un plástico avanzado que posee excelentes propiedades mecánicas, químicas y térmicas, el filamento Koltron G1 tiene una resistividad volumétrica de tan solo 2 Ω-cm.

Filaflex Conductivo (Recreus):  A continuación, veremos más de cerca este filamento.

Filaflex Conductivo (Recreus)

El Filaflex Conductor es un filamento elástico de TPU flexible . Con una dureza 92A , alcanza 100% de elongación a la rotura . Después del estiramiento vuelve a su forma original, sin deformarse ni romperse, presentando excelentes propiedades mecánicas. El filamento conductor Filaflex ofrece una resistividad volumétrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm , muy superior a la de otros filamentos conductores.

Desde el propio fabricante nos ofrecen una serie de consejos capaces de resolver cualquier duda que pueda surgir a la hora de imprimir con este filamento:

1. Boquilla endurecida :No es necesario utilizarlo con el Filaflex Conductivo Filaflex. No obstante, en caso de uso intenso, sería recomendable evitar un desgaste excesivamente rápido del mismo.
2. Seguridad :Imprimir con Filaflex Conductivo Filaflex es totalmente seguro y no dañará la impresora, pero para mantenerla en óptimas condiciones es recomendable limpiar muy bien la boquilla cuando termines de imprimir con el filamento. Así, se eliminará cualquier tipo de resto que haya podido quedar en el hotend. Usar X después de imprimir es un paso adicional que también ayudará con la limpieza.
3. Material conductor :Para que el filamento sea conductor, Recreus informa que utilizan una formulación especial que contiene negro de carbón y es este elemento el que le da conductividad al filamento Filaflex Conductor.
4. Flexibilidad :Tras la impresión con el filamento, no se pierde su característica elasticidad. La pieza final resultante siempre será flexible y eléctricamente conductora, manteniendo intactas sus otras propiedades.
5. Dureza Shore :Tiene una dureza Shore 92A, lo que lo hace compatible para su uso en casi cualquier impresora (bowden incluida).
6. Resistencia :Filaflex Conductivo tiene una resistividad eléctrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm, pero para garantizar el cumplimiento de sus funciones, el usuario debe tener en cuenta que la resistencia cambia según la impresión. Además, también debemos considerar la resistencia eléctrica del circuito y no olvidar que el filamento está diseñado para aplicaciones de baja corriente.
7. Adhesión entre capas :Debido a su alta carga de carbono, el calor se disipará muy rápidamente y la adherencia de la pieza se verá afectada en función de su geometría. Ajustando algunos parámetros de impresión (velocidad 20-25 mm/s, temperatura 240-255 ºC, no usar ventilador de capa) el usuario podrá solucionar esa rápida disipación.

Video 2:Flexibilidad y conductividad con Filaflex Conductivo. Fuente:Recreus.

En conclusión, los filamentos conductores son materiales específicamente diseñados para permitir la impresión 3D de componentes electrónicamente conductores. usando casi cualquier impresora 3D FDM/FFF disponible en el mercado, ampliando las capacidades de fabricación aditiva o impresión 3D y permite acortar el camino desde el desarrollo hasta la aplicación comercial .