English
русский
TürkКонтент
Вы можете напечатать работающий сенсорный датчик, антистатический контейнер для печатной платы и простой ползунковый потенциометр с проводящей нитью PLA. Чего вы не можете сделать, так это использовать его как кусок проволоки. Проводящий PLA — это функциональный материал, а не заменитель металла, и понимание этой границы перед покупкой катушки убережет вас от неудачных отпечатков, ложных показаний и напрасной траты времени. Он выдерживает миллиамперы, необходимые датчикам и светодиодным индикаторам, но он борется с следами питания и редко является правильным долгосрочным решением для промышленного оборудования для контроля статики. Для чистки контактов, заземляющих роликов и подверженных износу компонентов, подверженных электростатическому разряду, обычно более надежным выбором является изготовленная проводящая нить щетки. В этой статье объясняется, как работает проводящий PLA, на что он реально способен и где следует перейти на специально разработанную нить.
Что делает нить PLA проводящей?
Чистый PLA представляет собой электрический изолятор с объемным сопротивлением около 10 12 ом-см. Проводящие сорта меняют это за счет добавления проводящего наполнителя в полимер перед вытягиванием нити. Углеродная сажа является наиболее распространенным наполнителем, поскольку она недорогая и диспергируется равномерно. Графит, углеродные нанотрубки и графен встречаются в премиальных сортах, причем нанотрубки обеспечивают высокую проводимость при гораздо более низких уровнях нагрузки. Эффект зависит от перколяции: как только концентрация наполнителя превышает пороговое значение, частицы образуют непрерывные цепочки через деталь. Ниже этого порога материал почти не проводит ток; выше него сопротивление резко падает, пока сеть не насыщается.
Большинство проводящих нитей PLA содержат примерно от 10 до 25 процентов проводящего наполнителя по весу. Это дополнение делает материал более жестким и хрупким, поэтому напечатанные детали легче ломаются, чем обычные детали из PLA. Это также влияет на ваше сопло: абразивный наполнитель быстрее изнашивает латунные сопла, поэтому сопло из закаленной стали или рубина — разумное обновление для регулярного использования.
| Наполнитель | Типичная загрузка | Что это меняет |
|---|---|---|
| Технический углерод | От 10 до 25 процентов по весу | Низкая стоимость, надежная сеть, заметно более хрупкая часть |
| Графитовый порошок | от 15 до 30 процентов по весу | Меньший коэффициент проводимости, более гладкая поверхность, более легкий поток |
| Углеродные нанотрубки | от 1 до 5 процентов по весу | Высокая проводимость при низкой нагрузке, дорогая цена катушки |
| Графеновые нанопластинки | от 3 до 10 процентов по весу | Хорошее качество сети, повышенный риск засорения сопел |
Насколько проводящий PLA на самом деле?
Честный ответ: проводящий PLA — это в инженерном смысле рассеивающий статическое электричество слаботочный материал. У хорошей марки объемное сопротивление составляет около 15 Ом-см, а у бюджетных марок — 100 Ом-см и более. Медь, для сравнения, имеет сопротивление около 1,7E-6 Ом-см. Разница имеет значение, поскольку от нее зависит, сможет ли ваша деталь передавать сигнал или просто вытекать заряд.
На диаграмме используется логарифмическая шкала, поэтому каждый шаг по оси представляет десятикратное изменение удельного сопротивления. Медь имеет сопротивление около 1,7E-6 Ом·см, поэтому ее полоса едва видна в этом масштабе. Проводящий PLA обычно имеет сопротивление от 10 до 20 Ом·см, а значение, показанное здесь, 15 Ом·см, является хорошей рабочей оценкой для определенного класса качества. Это означает, что сопротивление напечатанной дорожки примерно на восемь порядков выше, чем у медной дорожки тех же размеров. Наполненная углеродом нейлоновая щетка с сопротивлением около 150 Ом·см остается в том же диапазоне рассеивания, поэтому она полезна для заземления и устранения статического электричества, но никогда не для проведения тока. Обычный PLA с сопротивлением 1,0E12 Ом-см является изолятором и не проводит напряжения, которые обычно воспринимает часть настольного принтера.
Для дорожки длиной 50 мм и поперечным сечением 1 мм на 0,4 мм ожидайте примерно от 200 до 2500 Ом в зависимости от класса и качества печати. Этого числа достаточно для подтягивающего резистора, сенсорной панели или пути заземления и совершенно недостаточно для подачи тока 100 мА на двигатель. Всегда измеряйте фактическое сопротивление тестовой дорожки, прежде чем проектировать остальную часть цепи вокруг нее.
Параметры заполнения, ориентации и печати
Самая распространенная ошибка — печать проводящего PLA с тем же заполнением, которое используется для декоративных деталей. Для проводимости требуется непрерывная сеть наполнителя, а 20-процентное наполнение состоит в основном из воздуха.
Обе кривые быстро падают по мере увеличения заполнения, но трасса в направлении Z остается примерно в пять раз более устойчивой в каждой точке. Причина в том, что сопло наносит каждый слой как отдельное событие, и сеть наполнителя должна перекрывать крошечные промежутки между слоями. При 20-процентном заполнении большая часть внутреннего пространства пуста, и материал редко образует непрерывный проводящий путь. При 100-процентном заполнении сетка становится настолько плотной, насколько может создать экструдер, а сопротивление достигает практического минимума. Зазор между двумя кривыми имеет значение, когда трасса цепи должна проходить через вертикальную стенку детали. В этой ситуации более надежным решением будет размещение дорожки в плоскости XY или установка короткой медной перемычки.
| Параметр | Рекомендуемое значение | Почему это важно |
|---|---|---|
| Температура сопла | От 200 до 230 градусов Цельсия | Слишком много тепла разрушает полимер и ослабляет проводящую сеть. |
| Температура кровати | От 40 до 60 градусов Цельсия | Улучшает адгезию и предотвращает коробление крупных плоских деталей. |
| Диаметр сопла | 0,4 мм или больше | Проводящий наполнитель быстро забивает маленькие форсунки. |
| Скорость печати | от 20 до 40 мм в секунду | Медленная экструзия дает слоям время сплавиться в непрерывный путь. |
| Плотность заполнения | 100 процентов для функциональных следов | Нижнее заполнение оставляет воздушные зазоры, которые нарушают сеть перколяции. |
| Скорость потока | от 100 до 110 процентов | Дополнительный материал компенсирует пустоты в упаковке наполнителя. |
| Втягивание | Отключено или установлено ниже 1 мм. | Предотвращает засорение и уменьшает натяжение при движении. |
| Сушка нити | От 4 до 6 часов при температуре от 45 до 50 градусов Цельсия. | Влага вызывает образование пузырьков пара, которые прерывают токопроводящий путь. |
Практическое применение и их ограничения
Проводящий PLA подходит для определенного набора работ: низковольтных, слаботочных цепей, где печатная дорожка заменяет паяный провод, а также деталей, которые должны рассеивать статический заряд.
Сенсорные кнопки доминируют в списке, потому что проводящая площадка, подключенная к простому делителю напряжения, — это самый простой и надежный проект, который может создать производитель. Следующими идут корпуса, рассеивающие электростатический заряд, обычно это небольшие зажимы, лотки или крышки, которые предохраняют заряженные сборки печатных плат от притягивания пыли или разрядки. Ползунковые потенциометры и прижимные планки популярны, поскольку сама печатная поверхность меняет сопротивление при нажатии, изгибе или прикосновении. Сенсорные электроды появляются в мониторах уровня воды, измерителях влажности почвы и образовательных комплектах биосигналов, где печатный электрод просто должен замыкать слаботочную цепь. Ремонт следов печатной платы упоминается на форумах по ремонту, хотя он работает только с сигнальными дорожками с током в несколько миллиампер. Экранирование от электромагнитных помех — это наименьшая категория, поскольку тонкая проводящая пластиковая пленка не может блокировать высокочастотные поля, как это делает медный корпус.
Где проводящий PLA работает лучше всего
- Сенсорные кнопки в интерактивных корпусах и панелях управления
- Слайд-потенциометры и печатные полосы сопротивления для простого аналогового управления.
- Зажимы, лотки и вставки, рассеивающие ЭСР, для настольной электроники
- Электроды для определения уровня воды, прототипы, контактирующие с кожей, и датчики влажности почвы.
- Ремонт поврежденных слаботочных следов печатной платы на любительских платах
- Датчики изгиба и давления для демонстрации пьезорезистивных эффектов в классе
Держите ток на низком уровне. Не следует ожидать, что узкая дорожка на проводящем PLA будет выдерживать ток более 10–20 мА без нагрева. Сопротивление меняется при изгибе детали, поэтому динамические конструкции должны минимизировать изгиб в области дорожки. Защита от электростатического разряда работает только в том случае, если печатная часть действительно подключена к земле; плавающий кусок проводящего пластика просто накапливает заряд неравномерно. Ни одно из этих ограничений не делает материал бесполезным, но они определяют среду, в которой он хорошо работает.
Когда печатной детали недостаточно: промышленные проводящие нити
Как только компонент статического контроля становится частью производственной линии, ситуация меняется. Напечатанная проводящая деталь из PLA имеет стеклование при температуре от 55 до 60 градусов по Цельсию, умеренную износостойкость и сопротивление, которое зависит от качества каждого слоя. Производственные операции, для которых необходимы щетки, валики, очистители или контактные полосы для непрерывного рассеивания заряда, быстро изнашивают напечатанную деталь. Здесь на помощь приходят проводящие пластиковые щетки. Собственное руководство производителя по примеры применения токопроводящих пластиковых щеток показано, как щетинки с углеродом устанавливаются в конвейерных щетках, очистителях печатных плат и роликах для заземления пленки. Поскольку волокно вытягивается, а не печатается, его проводимость непрерывна по всей длине, и из него можно формировать профили щеток, которые настольный принтер не может создать.
Сравнение радаров показывает, почему напечатанные проводящие PLA и изготовленные проводящие нити щеток не являются взаимозаменяемыми. Печатный PLA выигрывает по проводимости, свободе проектирования и скорости прототипирования, поскольку пользователь может сформировать деталь на станке и протестировать ее в течение нескольких часов. Наполненная углеродом нейлоновая нить щетки явно выигрывает по износостойкости, термостойкости и стабильности рассеивания статического электричества, а это именно те свойства, которые необходимы производственному компоненту, когда он трется, скользит или контактирует с движущимися частями тысячи раз в день. Два пробела, которые наиболее важны для промышленного использования, — это износостойкость и термостойкость. PLA размягчается при температуре от 55 до 60 градусов по Цельсию, а нейлоновые нити щеток сохраняют полезную жесткость даже при более высоких температурах. Если щетка с контролем статики сталкивается с движущимся полотном или краем доски, печатный контакт из PLA может выйти из строя за несколько часов, тогда как проводящая нить щетки может сохранять свою геометрию и проводимость в течение месяцев непрерывной работы.
Рассмотрим выбор материала внутри такой щетки. Многие щеточные блоки со статическим контролем имеют прошивку. нейлоновая щетка PA612 потому что он балансирует жесткость, долговечность и стабильность размеров даже во влажном заводском воздухе. Для более мягких чистящих щеток и более узких радиусов валиков используйте нейлоновая щетка PA6 легче сгибается и остается стандартным выбором для пылеулавливающих полотен. А когда одной и той же щетке необходимо удалить заусенцы или окалину с обработанных кромок перед статическим проходом, производители комбинируют проводящую щетину с абразивная нить в одном щеточном блоке, поэтому абразивная обработка и антистатическая обработка выполняются за один проход. Ningbo Keying, производитель щеток с 14-летним опытом производства компаундов и фабрикой площадью 7000 квадратных метров, регулярно разрабатывает индивидуальные рецептуры на основе чертежей и образцов клиентов именно для этих объединенных задач.
Абразивная нить, Щетки для камня Производители абразивной нити Ningbo Keying - это китайские производители абразивных нитей OEM / ODM и поставщики щеток для абразивных нитей для камня. Мы являемся фабрикой, которая занимается ... Посмотреть продукт → 
Производители нейлоновых щеток PA6 на заказ, поставщики OEM/ODM Ningbo Keying - это китайские производители OEM/ODM нейлоновой щетки PA6 и поставщики нейлоновой нити PA6, прямые продажи с фабрики, индивидуальные ... Посмотреть продукт → 
Производители нитей для щеток из нейлона PA612 на заказ, поставщики OEM/ODM Ningbo Keying - это китайские производители OEM / ODM нейлоновой щетки PA612 и поставщики нейлоновой нити PA612, прямые продажи с фабрики, изготовление на заказ ... Посмотреть продукт → Итог
Проводящий PLA занимает свое место в мастерской в качестве материала для прототипирования и защиты от электростатического разряда. Используйте 100-процентное заполнение, держите трассы ровно в плоскости XY, ограничивайте токи десятками миллиампер и всегда заземляйте электростатические детали через провод или металлический экран. Когда задача переходит к непрерывной чистке щеткой, длительному нагреву или абразивному контакту, прекратите печать и выберите изготовленную проводящую нить щетки. Эти два семейства материалов служат разным нишам, и правильный выбор зависит от того, нужен ли вам быстро настраиваемый прототип или долговечный производственный компонент.
