Le filament PLA est-il conducteur (certains filaments sont-ils conducteurs) ?

Saviez-vous que certains filaments peuvent réellement transporter de l'électricité ? Bien qu'ils ne soient peut-être pas largement connus ou utilisés d'ailleurs, il existe certainement des filaments conducteurs que vous pouvez obtenir pour imprimer des projets incroyablement intéressants.

Maintenant, la question est de savoir à quel point le PLA est conducteur et existe-t-il des variantes de PLA qui sont conductrices ?

Je répondrai à ces deux questions dans cet article, ainsi que les problèmes que vous pourriez rencontrer lors de l'impression avec des filaments conducteurs, les filaments à obtenir, et plus encore.

Alors, commençons !

Le filament PLA est-il conducteur ?

Le PLA entre dans la catégorie des filaments non conducteurs car il a une résistivité de l'ordre de 10 ¹⁶ Ωm, similaire à la plupart des autres types de plastique, ce qui en fait un excellent matériau d'isolation électrique tant qu'il est à l'état solide (froid). Une fois chauffé, le PLA se ramollira et deviendra plus conducteur et ne pourra plus être utilisé en toute sécurité comme matériau d'isolation.

L'acide polylactique (PLA) est un thermoplastique biodégradable et, comme je viens de le mentionner, il peut être un excellent isolant électrique dans la plage allant de la température ambiante à environ 70 °C. Vous pouvez utiliser le PLA pour les besoins d'isolation électrique car sa résistivité et sa résistance à la rupture - jusqu'à 70 ° C - sont similaires au polyéthylène basse densité (LDPE) et à d'autres polymères plastiques dérivés du pétrole, ce qui le rend extrêmement non conducteur lorsqu'il est dans son solide état.

Cela dit, le problème avec l'utilisation du PLA dans les applications électriques comme isolant est que sa conductivité électrique dépend fortement de la température; à des températures supérieures à sa température de transition vitreuse Tg (70 °C), la conductivité électrique du PLA augmente considérablement.

La raison en est que le PLA passe à un état caoutchouteux à des températures supérieures à sa Tg, ce qui entraîne une augmentation soudaine et significative de sa conductivité électrique en raison du mouvement micro-brownien de ses chaînes moléculaires.

Étant donné que le PLA perd ses propriétés isolantes avec l'augmentation de la température, il n'est pas conseillé de l'utiliser dans des applications électriques générant une chaleur élevée, car cela pourrait entraîner un court-circuit. Cependant, le PLA est parfaitement adapté pour être utilisé avec des applications à basse tension et à faible chaleur.

Y a-t-il des filaments conducteurs ?

Une gamme limitée de filaments conducteurs est actuellement disponible et devient rapidement plus populaire parmi la communauté des bricoleurs. Mais ne vous excitez pas trop, pour le moment, ces filaments ne conviennent que pour être utilisés dans des circuits simples et de petits projets électroniques, mais vous pouvez toujours les utiliser pour créer des choses utiles et passionnantes allant des modèles 3D décorés de LED intégrées à l'auto -capteurs de mise à niveau du lit.

Le filament conducteur le plus populaire et, à ma connaissance, le plus utile est le PLA conducteur de Protopasta. Il a une résistivité de 15 Ohms par centimètre, ce qui le rend approprié pour connecter des composants électroniques simples, tels que des capteurs, des boutons, des voyants LED et autres.

Les filaments conducteurs en PLA sont généralement formés en ajoutant du graphène, du carbone graphitisé et d'autres additifs, qui augmentent la conductivité du PLA normal. Ils ne conviennent que pour les circuits basse tension où la tension et le courant restent respectivement inférieurs à 60 volts et 100 mA, mais ces limites peuvent varier selon les différents types et marques de filaments.

Il existe plusieurs marques qui fabriquent ces types de filaments que j'aborderai dans un instant, sachez simplement que ces types de filaments conducteurs sont beaucoup plus chers et ne vous permettront pas de créer des circuits complexes ou quoi que ce soit de ce genre.

Dans quelle mesure ces filaments sont-ils conducteurs ?

Tous les types et toutes les marques de filaments disponibles sur le marché ne sont pas également conducteurs, alors assurez-vous de faire attention à la résistivité électrique du filament avant de décider de l'acheter.

La résistivité d'un conducteur électrique n'est qu'une mesure de la résistance de son matériau au passage du courant. Elle se mesure en Ωcm et est inversement proportionnelle à la conductivité; plus la résistivité est faible, plus le matériau sera conducteur.

Heureusement, toutes ces informations sont disponibles directement sur le rouleau de filament ou sur le site du fabricant.

Les impressions 3D conductrices ont un comportement fascinant et ne sont généralement pas également conductrices dans tous les plans car elles sont imprimées le long des axes X et Y en continu, mais le long de l'axe Z, les couches sont extrudées les unes sur les autres, ce qui signifie qu'il y aura moins surface de contact, et donc moins de conductivité selon l'axe Z que selon les axes X et Y.

Essentiellement, en ce qui concerne l'orientation d'une impression, vous voudrez vous assurer qu'elle est imprimée dans la bonne orientation afin que les parties qui doivent être les plus conductrices aient une plus grande surface de contact globale.

Exemples de filaments conducteurs

Filament conducteur PLA Proto-Pasta :est un filament à base de PLA avec une résistivité de 15 ohm.cm et est disponible en diamètres de 1,75 mm et 2,85 mm. Il nécessite une température d'impression de 195-225 ºC et une température de lit de 50-60 ºC.

Filament conducteur Electrifi : est un composite métal-polymère exclusif composé principalement d'un polyester biodégradable (probablement du PLA) et de cuivre. Il coûte 196,00 $ pour 100 grammes et a une résistivité de 0,006 Ω.cm. Il est disponible en diamètres de 1,75 mm et 2,85 mm. Il nécessite une température d'impression de 130-160 ºC et une température de lit de 50-60 ºC.

Filament conducteur ABS SUNLU : est un filament à base d'ABS qui coûte 40,01 $ pour 1 KG. Il est disponible en seulement 1,75 mm de diamètre. Il nécessite une température d'impression de 220-240 ºC et une température de lit de 20-120 ºC.

Filament PLA noir conducteur AMOLEN : est un filament à base de PLA qui coûte 22,99 $ pour 200 grammes. Il a une résistivité de 1,42 Ω.cm et est disponible en seulement 1,75 mm de diamètre. Il nécessite une température d'impression de 220-250 ºC et une température de lit de 0-50 ºC.

Utilisations des filaments conducteurs

Les filaments conducteurs nous ont permis de développer des circuits électriques basse tension légers, durables et flexibles, ce qui est considéré comme une percée dans le domaine de l'électronique portable, car les capteurs électriques flexibles imprimés en 3D peuvent être intégrés de manière transparente dans les vêtements, par exemple.

Les filaments conducteurs peuvent également être utiles dans le domaine des télécommunications pour imprimer des écrans électromagnétiques et radiofréquences hautement personnalisés, des filtres, des antennes et d'autres composants. Les laboratoires industriels et scientifiques et les établissements de santé peuvent bénéficier de l'utilisation de blindages EMI et RF imprimés en 3D contre les signaux concurrents qui peuvent rendre les équipements sensibles défectueux.

Les ingénieurs, les fabricants et les bricoleurs peuvent utiliser des filaments conducteurs pour créer différents types de circuits, des capteurs capacitifs de toutes formes pour les applications industrielles et d'ingénierie, des claviers, des contrôleurs de jeu et des projets Arduino passionnants.

N'oubliez pas que les filaments conducteurs ne peuvent pas être utilisés pour des applications à haute tension ou à haute température, car ils fondront et se court-circuiteront.

Impressions gratuites pour tester les filaments conducteurs

Certaines personnes très créatives ont trouvé des moyens d'utiliser des filaments conducteurs pour créer des impressions 3D étonnantes, certaines plus fonctionnelles que d'autres clairement, mais l'imagination est la limite ici.

• Testeur de batterie.
• Lampe de poche.
• Terminator électrifié.

Si vous souhaitez trouver des impressions 3D plus ingénieuses conçues pour être imprimées avec un filament conducteur, consultez cet article sur Hackday ou utilisez notre propre moteur de recherche pour trouver des fichiers à imprimer.

Problèmes d'impression avec un filament conducteur

Problèmes de court-circuit :comme je l'ai mentionné précédemment, la température de transition vitreuse du PLA est d'environ 70 °C, ce qui signifie qu'une fois qu'il atteint cette température, il se ramollit et devient plus conducteur, ce qui peut entraîner un court-circuit. Essentiellement, n'utilisez pas de PLA conducteur à moins que vous ne sachiez qu'il ne s'approchera jamais de ces températures.

Les filaments conducteurs sont abrasifs :Le PLA conducteur est généralement infusé de carbone et cela lui donne ses propriétés conductrices, mais il devient extrêmement abrasif sur la buse de l'extrudeuse. Si vous utilisez une buse en laiton, vous la remplacez probablement après avoir imprimé seulement 500 g de filament.

Colmatage des buses :Les filaments conducteurs sont plus difficiles à imprimer, ce qui signifie que la vitesse d'impression doit être réduite tandis que la température de la buse doit également être augmentée afin d'éviter le colmatage.

Conclusion

Les filaments conducteurs sont l'un des ajouts les plus amusants au monde de l'impression 3D, même s'ils ne peuvent pas vraiment remplacer le câblage en cuivre réel. Mais si vous voulez créer une manette de jeu, une lampe de poche ou même cette tête de terminaison avec lumière LED que j'ai liée plus tôt, alors le filament conducteur est la solution.

N'oubliez pas de l'utiliser à bon escient et d'éviter les courts-circuits !

J'espère que ces informations vous ont été utiles !

Bonne journée !

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