Dapatkah Filamen PLA Menerajarkan Listrik? Memahami Varian Konduktif & Tantangan Pencetakan
Apakah Anda tahu bahwa ada beberapa filamen yang sebenarnya dapat mengalirkan listrik? Meskipun tidak banyak dikenal, atau digunakan untuk itulah, pasti ada filamen konduktif di luar sana yang bisa Anda dapatkan untuk mencetak beberapa proyek yang sangat menarik.
Sekarang pertanyaannya adalah, seberapa konduktif PLA reguler dan apakah ada Varian PLA yang konduktif?
Saya akan menjawab kedua pertanyaan tersebut dalam artikel ini, serta mencakup masalah apa yang mungkin Anda hadapi saat mencetak dengan filamen konduktif, filamen mana yang harus Anda dapatkan, dan lebih banyak lagi.
Jadi, mari kita mulai!
Apakah filamen PLA konduktif?
PLA termasuk dalam kategori filamen non-konduktif karena memiliki resistivitas dalam urutan 1016 Ωm, mirip dengan sebagian besar jenis plastik lainnya, menjadikannya bahan isolasi listrik yang bagus selama dalam keadaan padat (dingin). Setelah dipanaskan, PLA akan melunak dan menjadi lebih konduktif dan tidak lagi aman digunakan sebagai bahan isolasi.
Polylactic acid (PLA) adalah termoplastik yang biodegradable, dan seperti yang saya sebutkan tadi, dapat menjadi isolator listrik yang sangat baik dalam rentang suhu ruang hingga sekitar 70 °C. Anda dapat menggunakan PLA untuk kebutuhan isolasi listrik karena resistivitas dan kekuatan hancurnya – hingga 70 °C – mirip dengan Low-density polyethylene (LDPE) dan polimer plastik derived petroleum lainnya, menjadikannya sangat non-konduktif ketika dalam keadaan padat.
Dengan demikian, masalah dengan menggunakan PLA dalam aplikasi listrik sebagai isolator adalah bahwa konduktivitas listriknya sangat bergantung pada suhu; pada suhu di atas suhu transisi kaca Tg (70 °C), konduktivitas listrik PLA secara signifikan meningkat.
Alasannya adalah bahwa PLA bertransisi ke keadaan getah pada suhu di atas Tg yang mengakibatkan kenaikan tiba-tiba dan signifikan dalam konduktivitas listriknya karena gerakan mikro-Brownian dari rantai molekuler.
Karena PLA kehilangan properti isolasinya dengan kenaikan suhu, tidak disarankan untuk menggunakannya dalam aplikasi listrik yang menghasilkan panas tinggi, karena dapat menyebabkan shorting. Namun, PLA sangat cocok untuk digunakan dengan aplikasi tegangan rendah dan panas rendah.
Apakah ada filamen konduktif?
Rentang terbatas dari filamen konduktif tersedia saat ini dan dengan cepat menjadi lebih populer di kalangan komunitas DIY. Tetapi jangan terlalu bersemangat, untuk saat ini, filamen ini hanya cocok untuk digunakan dalam rangkaian sederhana dan proyek elektronik kecil, tetapi Anda masih dapat menggunakannya untuk membuat hal yang berguna dan menarik yang bervariasi dari model 3D dengan LED yang disematkan hingga sensor leveling otomatis meja.
Filamen konduktif yang paling populer dan, sejauh yang saya ketahui, yang berguna adalah Conductive PLA milik Protopasta. Memiliki resistivitas 15 Ohm per sentimeter, yang membuatnya cocok untuk menghubungkan komponen elektronik sederhana, seperti sensor, tombol, lampu LED, dan lainnya.
Filamen Conductive PLA umumnya dibentuk dengan menambahkan grafen, karbon yang digrafitiskan, dan aditif lainnya, yang meningkatkan konduktivitas PLA normal. Hanya cocok untuk rangkaian tegangan rendah di mana tegangan dan arus berada di bawah 60 volt dan 100 mA masing-masing, tetapi batas ini dapat bervariasi di antara berbagai tipe dan merek filamen.
Ada beberapa merek yang memproduksi jenis filamen ini yang akan saya sebutkan sebentar lagi, hanya tahu bahwa jenis filamen konduktif ini jauh lebih mahal dan tidak akan memungkinkan Anda untuk membuat rangkaian yang kompleks atau hal semacam itu.
Seberapa konduktif filamen ini?
Tidak semua tipe dan merek filamen yang tersedia di luar sana sama konduktifnya, jadi pastikan untuk memperhatikan peringkat resistivitas listrik filamen sebelum Anda memutuskan untuk membelinya.
Resistivitas konduktor listrik hanyalah ukuran seberapa baik materialnya menahan aliran arus. Diukur dalam Ωcm dan berbanding terbalik dengan konduktivitas; semakin rendah resistivitas, semakin konduktif materialnya akan menjadi.
Untungnya, semua informasi ini tersedia di sana di gulungan filamen atau situs produsen.
Cetak 3D konduktif memiliki perilaku yang menarik dan umumnya tidak sama konduktif di setiap bidang karena dicetak sepanjang sumbu X dan Y secara terus-menerus tetapi sepanjang sumbu Z lapisan diekstrusi di atas satu sama lain, yang berarti akan ada lebih sedikit permukaan kontak, dan oleh karena itu, konduktivitas yang lebih rendah sepanjang sumbu Z daripada sepanjang sumbu X dan Y.
Pada dasarnya, ketika datang ke orientasi cetakan, Anda akan ingin memastikan bahwa dicetak dalam orientasi yang tepat sehingga bagian yang perlu menjadi paling konduktif memiliki lebih banyak permukaan kontak secara keseluruhan.
Contoh Filamen Konduktif
Filamen Conductive PLA Proto-Pasta: adalah filamen berbasis PLA dengan resistivitas 15 ohm.cm dan tersedia dalam diameter 1.75mm dan 2.85mm. Memerlukan suhu pencetakan 195-225ºC dan suhu meja 50-60ºC.
Electrifi Conductive Filament: adalah komposit logam-polimernya milik sendiri yang terdiri terutama dari polietester biodegradable (kemungkinan PLA) dan tembaga. Harga $196,00 per 100 gram dan memiliki resistivitas 0,006 Ω.cm. Tersedia dalam diameter 1.75mm dan 2.85mm. Memerlukan suhu pencetakan 130-160 ºC dan suhu meja 50-60ºC.
SUNLU ABS Conductive Filament: adalah filamen berbasis ABS yang harga $40,01 per 1 KG. Tersedia hanya dalam diameter 1.75mm. Memerlukan suhu pencetakan 220-240 ºC dan suhu meja 20-120ºC.
AMOLEN Conductive Black PLA Filament: adalah filamen berbasis PLA yang harga $22,99 per 200 gram. Memiliki resistivitas 1,42 Ω .cm dan tersedia hanya dalam diameter 1.75mm. Memerlukan suhu pencetakan 220-250ºC dan suhu meja 0-50ºC.
Penggunaan Filamen Konduktif
Filen konduktif telah memungkinkan kita untuk mengembangkan rangkaian listrik tegangan rendah yang ringan, tahan lama dan fleksibel yang dianggap sebagai kemajuan dalam bidang elektronika wearable karena sensor listrik fleksibel yang dicetak 3D dapat dengan lancar diintegrasikan ke dalam pakaian, misalnya.
Filen konduktif juga dapat berguna dalam bidang telekomunikasi untuk mencetak cakram elektromagnetik dan frekuensi radio yang sangat disesuaikan, filter, antena dan komponen lainnya. Laboratorium industri dan ilmiah dan institusi perawatan kesehatan dapat mendapat manfaat dari penggunaan cakram EMI dan RF yang dicetak 3D terhadap sinyal bersaing yang dapat membuat alat sensitif rusak.
Insinyur, Maker dan penggemar DIY dapat menggunakan filamen konduktif untuk membuat berbagai jenis rangkaian, sensor kapasitif dalam bentuk apa pun untuk aplikasi industri dan rekayasa, keyboard, pengontrol game, dan proyek Arduino yang menarik.
Ingat saja bahwa filamen konduktif tidak dapat digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi atau panas tinggi karena akan mencair dan menyebabkan short.
Cetak gratis untuk menguji Filamen Konduktif
Beberapa orang yang sangat kreatif menemukan cara menggunakan filamen konduktif untuk membuat beberapa cetakan 3D yang luar biasa, beberapa lebih fungsional daripada yang lain jelas, tetapi imajinasi adalah batas di sini.
- Penguji baterai.
- Flashlight.
- Terminator Terlistrik.
Jika Anda tertarik untuk menemukan lebih banyak cetakan 3D yang cerdas yang dirancang untuk dicetak dengan filamen konduktif, maka lihat artikel ini di Hackday atau gunakan mesin pencari kami sendiri untuk menemukan file untuk dicetak.
Masalah Pencetakan dengan Filamen Konduktif
Masalah Short: Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, suhu transisi kaca PLA sekitar 70°C, yang berarti saat mencapai suhu tersebut akan melunak dan menjadi lebih konduktif, yang dapat menyebabkan short. Pada dasarnya, jangan gunakan PLA konduktif kecuali Anda tahu bahwa tidak akan pernah mendekati suhu tersebut.
Filen konduktif abrazyw: Conductive PLA umumnya diinfus dengan Karbon dan ini memberikan properti konduktifnya, tetapi menjadi sangat abrazyw pada nozzle extruder. Jika Anda menggunakan nozzle tembaga, Anda mungkin harus menggantinya setelah mencetak hanya 500g filamen.
Penutupan Nozzle: Filamen konduktif lebih sulit dicetak, yang berarti kecepatan pencetakan harus diturunkan sementara suhu nozzle harus ditingkatkan juga untuk menghindari penutupan.
Kesimpulan
Filen konduktif adalah salah satu tambahan yang paling menyenangkan di dunia pencetakan 3D, meskipun tidak dapat benar-benar menggantikan kabel tembaga aktual. Namun jika Anda ingin membuat pengontrol game, lampu sorot, atau bahkan kepala terminator dengan lampu LED yang saya tautkan sebelumnya, maka filamen konduktif adalah jalan yang tepat.
Ingat saja untuk menggunakannya dengan bijak dan untuk menghindari short listrik!
Saya harap informasi ini berguna!
Semoga harimu menyenangkan!
Lihat bagian produk kami yang direkomendasikan
Kami membuat bagian produk yang direkomendasikan yang akan memungkinkan Anda untuk menghilangkan tebak-tebakan dan mengurangi waktu yang dihabiskan untuk meneliti printer, filamen, atau upgrade mana yang harus didapatkan, karena kami tahu bahwa ini dapat menjadi tugas yang sangat menakutkan dan secara umum menyebabkan banyak kebingungan.
Kami telah memilih hanya beberapa printer 3D yang kami anggap baik untuk pemula serta menengah, dan bahkan para ahli, sehingga membuat keputusan lebih mudah, dan filamen serta upgrade yang terdaftar semuanya telah diuji oleh kami dan dipilih dengan hati-hati, jadi Anda tahu bahwa mana pun yang Anda pilih akan bekerja sesuai harapan.
