ลองจินตนาการว่า จะสร้างวัตถุที่พิมพ์ 3 มิติ ที่สามารถนําไฟฟ้า ส่งพลังงานให้กับ LED หรือแม้กระทั่งสามารถปฏิสัมพันธ์ด้วยการสัมผัสได้ ทั้งหมดนี้โดยไม่ต้องใช้แผ่นวงจรที่ซับซ้อนหรือสายไฟวิสัยทัศน์อนาคตนี้ ตอนนี้เป็นจริงแล้ว, ขอบคุณการปรากฏของ PLA (กรดโพลีแลคติก) ที่นําไฟฟ้าPLA ที่นําไฟรักษาความสะดวกในการพิมพ์ที่เกี่ยวข้องกับ PLA มาตรฐานในขณะที่ได้รับความสามารถในการส่งกระแสไฟฟ้าความก้าวหน้านี้เปิดโอกาสใหม่ในการสร้างต้นแบบอิเล็กทรอนิกส์, อุปกรณ์ที่ใส่ได้, เซ็นเซอร์, และอื่นๆและเทคนิคการพิมพ์ของ PLA ที่นําไฟ, ให้ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีสุดยอดนี้
PLA ที่ นํา สาร: หลักการ วัสดุ และ คุณสมบัติ
PLA ที่นําไฟฟ้าหมายถึง สายใย PLA ที่ติดกับสารเติมที่นําไฟฟ้า ทําให้มันสามารถนําไฟฟ้าได้แกรฟีน 3D Lab (ภายหลังเปลี่ยนชื่อเป็น G6 Materials) เปิดเผยเส้นใย PLA ที่เสริมแกรฟีน, หมายเหตุการเข้าสู่ตลาดการพิมพ์ 3 มิติของ PLA ที่นําไฟวัสดุนี้นําเสนอวิธีการแก้ไขที่ประหยัดสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความดันต่ํา (060V) โดยยังคงความแข็งแรงทางกลของ PLAอย่างไรก็ตาม การเพิ่มสารประกอบที่นําไฟก็สามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของวัสดุได้
เครื่อง เติม ที่ นํา ไฟ: คีย์ ของ การ ใช้ งาน ทาง ไฟฟ้า
ความสามารถในการนําของ PLA ถูกกําหนดโดยประเภทของสารเติมที่ใช้
-
คาร์บอนแบล็ค:วัสดุคาร์บอนเป็นผงที่ใช้เป็นสีมะเร็ง. เมื่อผสมกับ PLA, มันจะเพิ่มความสามารถในการนําไฟได้อย่างสําคัญ. คาร์บอนแบล็คคือสารเติมที่ประหยัดที่สุดสําหรับ PLA ที่นําไฟได้.
-
กราฟีน:สายกลมหกเหลี่ยมชั้นเดียวของอะตอมคาร์บอนที่มีความสามารถในการขับเคลื่อนที่โดดเด่น PLA ที่เสริมแกราเฟน ให้ผลงานไฟฟ้าและเครื่องกลที่ดีกว่า แต่มีต้นทุนสูงกว่า
-
ผงโลหะ:พาวเดอร์ทองแดงหรือทองแดงสามารถเพิ่มเข้าไปใน PLA เพื่อปรับปรุงความสามารถในการนําไฟฟ้าได้. PLA ที่เต็มไปด้วยโลหะมักมีคุณสมบัติในการนําไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่เพิ่มความหนาแน่นของวัสดุและต้นทุน.
คุณสมบัติเฉพาะของ PLA ที่นําไฟ
PLA ที่นําไฟรสรับมรดกข้อดีของ PLA ราคาต่ําและง่ายในการพิมพ์ ขณะที่เพิ่มฟังก์ชันไฟฟ้า
-
เนื้อหาของเครื่องเติม:เครื่องเติมสารแบบนําไฟ สามารถประกอบได้ถึง 80% ของวัสดุตามปริมาณ
-
ความต้านทาน:โดยทั่วไปประมาณ 30 Ω-cm ในระนาบ XY (ขนานกับเตียงพิมพ์)
-
ความต้านทานแกน Z:ความต้านทานที่สูงกว่า XY (สูงถึง 115 Ω-cm) เนื่องจากการผูกพันระหว่างชั้นที่อ่อนแอกว่า
-
ปัจจุบันและแรงดันที่ปลอดภัย:ขนาดความแรงสูงสุด 100 mA และความแรง 60 V เพื่อป้องกันความร้อนเกิน
-
ความต้านทาน:กรอบความยาว 10 เซนติเมตรของ 1.75 มิลลิเมตรโดยทั่วไปวัด 2000 ‰ 3000 Ω.
ผลประกอบการเปรียบเทียบของแบรนด์ PLA ที่นําไฟ
แบรนด์ที่แตกต่างกันแสดงการนําไฟที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารเติม:
| ยี่ห้อ |
ความต้านทาน (Ω-cm) |
| โปรโตพาสต้า PLA ที่นําไฟ |
30 |
| สายใยนําไฟฟ้า |
0.006 |
| แบล็คแมจิก 3D (GRAPHENE PLA) |
0.6 |
การใช้งาน: การขยายแนวทางในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์
PLA ที่นําไฟใช้ได้ในหลายสาขา เช่น อิเล็กทรอนิกส์ความดันต่ํา เซนเซอร์ และการป้องกัน
-
การสร้างต้นแบบวงจร:ทําให้สามารถสร้างวงจรความดันต่ําได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องใช้ PCB หรือการผสมแบบดั้งเดิม
-
อิเล็กทรอนิกส์ที่ใส่ได้:เหมาะสําหรับวงจรและเซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่นในถุงมือฉลาด หรือเครื่องแต่งกายที่ติดตามความฟิตเนส
-
การป้องกัน EMI:ป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความรู้สึกจากการแทรกแซงในการใช้งานทางการแพทย์หรือด้านอากาศ
-
การป้องกัน ESD:ใช้ในกล่องกันสแตตติก เพื่อปกป้องส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
-
ไฟ LED พลังงานต่ํา:สะดวกต่อการออกแบบที่คอมแพคต์และบูรณาการ สําหรับไฟประดับหรือไฟชี้วัด
-
เซ็นเซอร์สัมผัส:เปิดปุ่มหรือสไลเดอร์ปฏิสัมพันธ์สําหรับอินเตอร์เฟซบ้านฉลาด
การพิมพ์ PLA ที่นําไฟ: เทคนิคและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุด
ขณะที่คล้ายกับการพิมพ์ PLA แบบมาตรฐาน PLA ที่นําไฟ ต้องการการปรับเฉพาะเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
การตั้งค่าพิมพ์
-
ช่องออก:เหล็กแข็งแนะนําสําหรับ PLA สีคาร์บอนดํา เพื่อป้องกันการบด
-
อุณหภูมิปกติ 215 °C (แตกต่างกันตามยี่ห้อ)
-
อุณหภูมิที่นอน:60 องศาเซลเซียส เพื่อการติดต่อที่ดีขึ้น
-
ความเร็ว:ลดลงถึง 10 45 มม/วินาที (ช้าลงสําหรับการพิมพ์ที่ซับซ้อน)
-
ความสูงชั้น:ความสูงที่เล็กกว่าจะเพิ่มความแม่นยําและความแข็งแรง
-
การเย็น:ใช้พัดลมปานกลาง เพื่อป้องกันการบิด
| การตั้งค่า |
มูลค่า |
| อุณหภูมิของจมน้ํา |
215°C |
| อุณหภูมิที่นอน |
60°C |
| ความเร็วในการพิมพ์ |
ขนาดความเร็ว 25-45 mm/s (10 mm/s สําหรับโลหะเต็ม) |
| อัตราการไหล |
2?? 3 mm3/วินาที |
| ความกว้างของ extrusion |
0.45 มม. |
ข้อ พิจารณา เพิ่มเติม
-
วัสดุเก็บ:รักษาเส้นใยให้แห้ง เพื่อป้องกันการดูดซึมความชื้น
-
ความแข็งแรงของแกน Z:ออกแบบชิ้นส่วนเพื่อลดความเครียดด้านล่างให้น้อยที่สุด
-
ความหนาแน่นของน้ํา:แนะนํา 100% สําหรับการนําไฟที่ดีที่สุด
-
ขอบเขตไฟฟ้า:ไม่เหมาะสําหรับการใช้งานกระแสไฟฟ้าสูง
อุณหภูมิการบดเฉพาะแบรนด์
| วัสดุ |
อุณหภูมิการดึง (°C) |
| โปรโตพาสต้า PLA ที่นําไฟ |
215 |
| Electrifi PLA เติมโลหะ |
130 ราคา 160 |
| แบล็คแมจิก 3D กราฟีน PLA |
220 |
| Amolen สายนํา PLA |
220~250 |
ข้อจํากัด: ข้อจํากัดเชิงปฏิบัติการของ PLA ที่นําไฟ
ถึงแม้จะมีข้อดี ๆ แต่ PLA ที่นําไฟมีข้อจํากัดที่น่าสังเกต:
-
ความสามารถในการนําไฟ จํากัด:ไม่เหมาะสําหรับการใช้งานความดันสูงหรือกระแสไฟฟ้าสูง
-
ความแข็งแรงทางกลที่ลดลงสะดวกกว่า PLA แบบปกติ
-
คุณสมบัติ Anisotropic:การเชื่อมต่อแกน Z ที่อ่อนแอกว่า จะส่งผลต่อความสมบูรณ์แบบของโครงสร้าง
-
ค่าใช้จ่ายสูงกว่าราคาสูงกว่าเส้นใย PLA ปกติ
สารนํา PLA VS สารนํา ABS: การเลือกวัสดุ
ABS ที่นําไฟให้ความแข็งแกร่งและความทนต่อแรงกระแทกที่ดีกว่า แต่ต้องการอุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้นและเครื่องพิมพ์ที่ปิด
สรุป: ยุคใหม่ของการพิมพ์ 3D ที่ใช้งานได้
PLA ที่นําแสงเป็นตัวแทนของความก้าวหน้าในการพิมพ์ 3 มิติ โดยรวมการผลิตกับฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์การพัฒนาของวัสดุที่กําลังดําเนินการ สัญญากับการใช้งานที่กว้างเทคโนโลยีนี้ทําให้ผู้ประดิษฐ์ใหม่สามารถสร้างต้นแบบและผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่บูรณาการได้อย่างไม่เคยมีมาก่อน โดยเป็นการก้าวหน้าอย่างสําคัญในด้านการผลิตสารเพิ่มเติม
Thai
