Ηλεκτρικός αγωγός

Ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα για εκτύπωση 3D: σε τι χρησιμεύει

Ένα ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα ξεκινά από βάση PLA ή TPU φορτισμένη με σωματίδια άνθρακα. Αυτό το φορτίο μειώνει την αντίστασή του υλικού σε μια μετρήσιμη τιμή, συνήθως μεταξύ 15 και 30 ohm·cm ανάλογα με τη συνθέση του κατασκευαστή, σε σχέση με μια πρακτικά άπειρη αντίσταση για ένα τυπικό PLA. Για σύγκριση, ένα χάλκινο σύρμα παρουσιάζει αντίσταση περίπου 1,7×10⁻⁶ ohm·cm. Το ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα δεν αντικαθιστά επομένως ένα ηλεκτρικό καλώδιο: χρησιμεύει για εκτύπωση διαδρομών χαμηλής τάσης, χωρητικών κουμπιών ή αισθητήρων πίεσης ενσωματωμένων απευθείας σε ένα εξάρτημα.

Πραγματικές εφαρμογές: αισθητήρες, κουμπιά, ηλεκτρονικά πρωτότυπα

Οι πιο συνηθισμένες χρήσεις παραμένουν τα χωρητικά αφής κουμπιά συνδεδεμένα σε έναν μικροελεγκτή (Arduino, ESP32), οι αισθητήρες κάμψης εκτυπωμένοι σε μια διαδρομή, ή οι εσωτερικές διαδρομές σύνδεσης για ένα ηλεκτρονικό κιβώτιο. Ένας απλός αισθητήρας πίεσης επιτυγχάνεται εκτυπώνοντας δύο αγώγιμες στρώσεις χωρισμένες από μια μονωτική στρώση σε 3d filaments PLA κλασικό: η αντίσταση που μετράται μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων ποικίλλει ανάλογα με την παραμόρφωση. Είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται στη ρομποτική ενθουσιαστών από τις πρώτες αγώγιμες συνθέσεις που εμπορευοποιήθηκαν γύρω στο 2015.

Τι δεν κάνει αυτό το υλικό

Ένα ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα δεν πρέπει ποτέ να συνδεθεί σε μια εγκατάσταση 230 V ούτε σε μια μπαταρία ικανή να παρέχει υψηλό ρεύμα. Η αντίστασή του παραμένει πολύ υψηλή για τη μεταφορά ισχύος χωρίς θέρμανση, και ο φορτισμένος άνθρακας δεν είναι θερμικά απομονωμένος. Είναι κατάλληλο για κυκλώματα χαμηλής τάσης, συνήθως 3,3 V έως 12 V DC, για ανίχνευση ή ελαφρά μεταγωγή, όχι για ηλεκτρική διανομή.

Αγώγιμο PLA ή TPU: ποια βάση να επιλέξετε ανάλογα με το εξάρτημα

Μια αγώγιμη βάση PLA εκτυπώνεται μεταξύ 200 και 220 °C, χωρίς υποχρεωτική θερμαντική πλατφόρμα, και είναι κατάλληλη για άκαμπτα εξαρτήματα όπως ένα κιβώτιο αισθητήρα. Μια αγώγιμη βάση TPU παραμένει ευέλικτη μετά την εκτύπωση, χρήσιμη για συνδεδεμένο ύφασμα ή όργανο-εξοπλισμένη σόλα, αλλά επιβάλλει μειωμένη ταχύτητα εκτύπωσης και έναν απευθείας-drive εξωθητή για να αποφευχθεί η σύγκρουση. Για ένα δομικό εξάρτημα που πρέπει να παραμείνει άκαμπτο σε εξωτερικούς χώρους, μια βάση 3d filament ASA αντέχει καλύτερα στις UV από ένα κλασικό PLA, ακόμη και αν δεν υπάρχει σε αγώγιμη έκδοση σε αυτό το κατάστημα.

Διάμετρος, μορφή καρούλιού και συμβατότητα εκτυπωτή

Τα καρούλια ηλεκτρικά αγώγιμου νήματος βρίσκονται σε 1,75 mm και 2,85 mm, σε μορφές που κυμαίνονται από 500 g έως 8 kg. Ένα καρούλι 500 g επαρκεί για δοκιμές ή μια σειρά από μικρούς αισθητήρες· μια μορφή 2 kg ή περισσότερο δικαιολογείται για επαναλαμβανόμενη παραγωγή κουμπιών ή διαδρομών. Ελέγχετε τη διάμετρο του εξωθητή σας πριν από την παραγγελία: ένα νήμα 2,85 mm σε έναν εκτυπωτή βαθμολογημένο σε 1,75 mm σκάει συστηματικά, ανεξάρτητα της μάρκας.

Ανάπληρωση refill: μείωση του πλαστικού αποβλήτου του καρουλιού

Οι ανακατεργασίες refill παρέχουν το νήμα χωρίς πλαστικό καρούλι, να επανατοποθετηθούν σε μια ήδη κατεχόμενη υποστήριξη. Η τιμή ανά κιλό μειώνεται συνήθως κατά 15 έως 20% σε σχέση με ένα ισοδύναμο νέο καρούλι, ένα σχετικό επιχείρημα όταν καταναλώνονται πολλά κιλά αγωγού για μια σειρά πρωτοτύπων.

Ρυθμίσεις εκτύπωσης και συντήρηση ακροφυσίου

Ο άνθρακας που περιέχεται στο ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα τρίβει το ακροφύσιο ταχύτερα από ένα ουδέτερο PLA. Ένα τυπικό ακροφύσιο ορείχαλκου χάνει την ακρίβειά του διαστάσεων μετά από μερικές εκατοντάδες γραμμάρια εκτυπωμένα· ένα ακροφύσιο από σκληρό χάλυβα ή με σημείο ρουμπίνι αντιμετωπίζει πολλά κιλά χωρίς αισθητή απώλεια διαμέτρου. Αυτή η επιλογή accessoires αποφεύγει την παραμόρφωση της ηλεκτρικής αντίστασης που μετράται στην έξοδο, καθώς ένα φθαρμένο ακροφύσιο τροποποιεί τη διατομή του εξωθημένου νήματος και επομένως την αγωγιμότητα της εκτυπωμένης διαδρομής.

Από την πλευρά των ρυθμίσεων, ταχύτητα 30 έως 40 mm/s και σύντομη ανάσυρση περιορίζουν την τυπική διαρροή των φορτισμένων με άνθρακα νημάτων. Για σύγκριση με μια μη φορτισμένη βάση, οι ρυθμίσεις παραμένουν κοντά σε αυτές ενός 3d filaments ABS κλασικού από την πλευρά της θερμοκρασίας ακροφυσίου, χωρίς να απαιτείται κλειστό περίβλημα για το αγώγιμο PLA.

Συχνές ερωτήσεις

Πώς να επιλέξετε μεταξύ αγώγιμου νήματος PLA και TPU;

Το PLA είναι κατάλληλο για ένα άκαμπτο εξάρτημα όπως ένα κιβώτιο χωρητικού αισθητήρα, με απλή εκτύπωση χωρίς θερμαντική πλατφόρμα. Το αγώγιμο TPU είναι απαραίτητο για ένα ευέλικτο εξάρτημα, σόλα ή συνδεδεμένο ύφασμα, αλλά απαιτεί απευθείας-drive εξωθητή και μειωμένη ταχύτητα κάτω από 25 mm/s.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αγώγιμου νήματος και σύνθετου νήματος ξύλου ή άνθρακα;

Το σύνθετο νήμα άνθρακα ή ξύλου στοχεύει μηχανική αντοχή ή οπτική εμφάνιση, όχι ηλεκτρική λειτουργία: η αντίστασή του παραμένει πολύ υψηλή για έναν αισθητήρα. Μόνο ένα νήμα διαμορφωμένο για αγωγιμότητα, με αντίσταση ανακοίνωσης σε ohm·cm από τον κατασκευαστή, λειτουργεί για ένα κύκλωμα χαμηλής τάσης.

Για ποιο έργο είναι κατάλληλο το ηλεκτρικά αγώγιμο νήμα;

Είναι κατάλληλο για χωρητικά αφής κουμπιά, αισθητήρες κάμψης ή πίεσης, και ηλεκτρονικά πρωτότυπα χαμηλής τάσης έως 12 V DC. Δεν είναι κατάλληλο για καλωδίωση δικτύου ούτε για μεταφορά ρεύματος υψηλότερου από μερικές εκατοντάδες milliamperes χωρίς θέρμανση.

Χρειάζεται ειδικό ακροφύσιο για εκτύπωση αγώγιμου νήματος;

Ναι, ένα ακροφύσιο από σκληρό χάλυβα ή με σημείο ρουμπίνι αποφεύγει τη γρήγορη φθορά που προκαλείται από σωματίδια άνθρακα. Ένα τυπικό ακροφύσιο ορείχαλκου παραμορφώνεται μετά από μερικές εκατοντάδες γραμμάρια και παραμορφώνει τη διατομή του νήματος, που τροποποιεί την ηλεκτρική αντίσταση που μετράται στο τελικό εξάρτημα.

Τι μορφή καρουλιού να επιλέξετε για μια πρώτη δοκιμή;

Μια μορφή 500 g επαρκεί για την επαλήθευση της αγωγιμότητας και των ρυθμίσεων εκτύπωσης πριν από μια μεγαλύτερη αγορά. Για μια σειρά αισθητήρων ή κουμπιών σε παραγωγή, μια μορφή 2 kg ή ανακατεργασία refill μειώνει το κόστος ανά κιλό κατά 15 έως 20%.