مدونة حول تحويلات PLA الموصلة للطباعة الثلاثية تصنيع الإلكترونيات

تخيل إنشاء أشياء مطبوعة ثلاثيا الأبعاد يمكنها أن تقود الكهرباء، أو تشغيل مصابيح LED، أو حتى تمكن التفاعلات الحساسة لللمس - كل ذلك دون الحاجة إلى لوحات دوائر معقدة أو أسلاك.هذه الرؤية المستقبلية أصبحت الآن حقيقة، بفضل ظهور PLA الموصلة (حمض البوليبلاكتي). كمادة طباعة ثلاثية الأبعاد المتخصصة،PLA الموصل يحتفظ بسهولة الطباعة المرتبطة بـ PLA القياسية مع اكتساب القدرة على نقل التيار الكهربائيهذا الاختراق يفتح إمكانيات جديدة في النماذج الأولية الإلكترونية، والأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة الاستشعار، وما وراء ذلك.وتقنيات الطباعة من PLA الموصل، مما يوفر رؤى حول هذه التكنولوجيا المتطورة.

تشير PLA الموصلة إلى خيط PLA مضخة مع مواد ملء موصلة ، مما يتيح لها حمل التيار الكهربائي. في عام 2015 ،مختبر الجرافين 3D (أعيد تسميته لاحقاً بـ G6 Materials) رائدة في خيط PLA المحسن بالجرافين، مما يمثل دخول PLA الموصل إلى سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد.تقدم هذه المادة حلًا فعالًا من حيث التكلفة للأجهزة الإلكترونية منخفضة الجهد (0 ٪ 60 فولت) مع الحفاظ على بعض القوة الميكانيكية لـ PLAومع ذلك، يمكن أن تؤثر إضافة الحشوات الموصلة أيضًا على الخصائص الميكانيكية للمادة.

يتم تحديد موصلة PLA حسب نوع الحشو المستخدم. تشمل الحشو الموصل الشائع:

• الكربون الأسود:مادة الكربون المسحوقة التي تستخدم غالبًا كصباغة. عند مزجها مع PLA ، فإنه يعزز التوصيل بشكل كبير. الكربون الأسود هو الحشو الأكثر اقتصاداً لـ PLA الموصل.
• غرافين:شبكة هكساجونية من ذرات الكربون ذات طبقة واحدة ذات موصلة استثنائية. يقدم PLA المحسن من الجرافين أداءً كهربائيًا وميكانيكيًا متفوقًا ولكن بتكلفة أعلى.
• مسحوق المعدن:يمكن إضافة مسحوق النحاس أو البرونز إلى PLA لتحسين الموصلة. عادةً ما يكون لـ PLA المملوء بالمعدن أفضل الخصائص الموصلة ولكن يزيد من كثافة المواد وتكلفتها.

ترث PLA الموصلة مزايا PLA: تكلفة منخفضة وسهولة الطباعة ، مع إضافة وظائف كهربائية. تشمل الخصائص الرئيسية:

• محتويات الحشو:يمكن أن تشكل الحشوات الموصلة ما يصل إلى 80٪ من المواد بحجم.
• المقاومة:عادةً ما تكون حوالي 30 سم في الطائرة XY (موازية لسرير الطباعة).
• مقاومة المحور Z:مقاومة أعلى من XY (حتى 115 Ω-cm) بسبب ارتباط أضعف بين الطبقات.
• التيار والجهد الآمن:الحد الأقصى لتيار 100 mA والجهد 60 فولت لمنع الإفراط في الحرارة.
• المقاومة:عادة ما يقيس شعاع طوله 10 سم من 1.75 مم 2000 ∼ 3000 Ω.

تظهر العلامات التجارية المختلفة موصلات مختلفة بناءً على تكوين الحشو:

يجد PLA الموصل استخدامًا في مجالات متنوعة ، بما في ذلك الإلكترونيات منخفضة الجهد ، وأجهزة الاستشعار ، والدرع:

• نموذج الدوائر:يسمح بإنشاء دوائر منخفضة الجهد بسرعة دون PCBs التقليدية أو اللحام.
• الالكترونيات القابلة للارتداء:مثالية للدوائر المرنة وأجهزة الاستشعار في القفازات الذكية أو الملابس لمراقبة اللياقة البدنية.
• حماية EMI:يحمي الإلكترونيات الحساسة من التدخل في التطبيقات الطبية أو الفضائية.
• حماية ESD:تستخدم في الأغلفة المضادة للستاتيكية لحماية المكونات الإلكترونية
• إضاءة LED منخفضة الطاقة:يسهل التصميمات المدمجة للضوء الزخرفي أو الإشارة.
• أجهزة استشعار اللمسيمكّن أزرار تفاعلية أو مسرعات لمواجهات المنزل الذكي.

على الرغم من أنه يشبه طباعة PLA القياسية ، إلا أن PLA الموصل يتطلب تعديلات محددة لتحقيق أفضل النتائج.

• فوهة:من المستحسن استخدام الفولاذ المقوى لـ PLA الأسود الكربوني لمنع الكش
• الحرارة:عادة 215 درجة مئوية (تختلف حسب العلامة التجارية).
• درجة حرارة السرير:60 درجة مئوية لتحسين الالتصاق
• السرعة:يتم تخفيضها إلى 10 45 ملم / ثانية (أبطأ للطبعات المعقدة).
• ارتفاع الطبقة:ارتفاعات أصغر تحسن الدقة والقوة
• التبريد:استخدام المروحة المعتدل لمنع التشوه.

• تخزين المواد:احتفظ بالخيط الجاف لمنع امتصاص الرطوبة.
• قوة المحور Z:تصميم الأجزاء لتقليل الإجهاد الرأسي.
• كثافة التعبئة:100 ٪ موصى بها للحصول على التوصيل الأمثل.
• الحدود الكهربائية:غير مناسب لتطبيقات التيار العالي.

على الرغم من مزاياه ، فإن PLA الموصل له قيود ملحوظة:

• التوصيل المحدود:غير مناسب لتطبيقات الجهد العالي أو التيار العالي.
• تقليل القوة الميكانيكية:أكثر هشاشة من PLA القياسية.
• الخصائص غير النظرية:ضعف ربط المحور Z يؤثر على سلامة الهيكل.
• تكلفة أعلى:أسعارها أعلى من أسعار خيوط الـ PLA التقليدية

يوفر ABS الموصلة صلابة أكبر ومقاومة للصدمات ولكنه يتطلب درجات حرارة طباعة أعلى ومطبعات مغلقة. يعتمد الاختيار على متطلبات التطبيق وقدرات الطابعة.

يُمثل PLA الموصل تقدماً تحولاً في الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث يدمج التصنيع مع الوظائف الإلكترونية.التطورات المستمرة للمواد تعلن تطبيقات أوسعتمكن هذه التكنولوجيا المبتكرين من تصميم نماذج أولية وإنتاج أجهزة إلكترونية متكاملة بكفاءة غير مسبوقة، مما يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في التصنيع الإضافي.