Materiais termicamente condutores para impressão 3D
Nas últimas semanas, observamos vários polímeros com impressão 3D
Até agora, analisamos aqueles com propriedades elétricas alteradas, como substâncias eletricamente condutoras e materiais seguros para ESD. Essas substâncias tinham vários níveis de resistividade de superfície, permitindo que a carga flua através do material a vários preços.
Análogos aos materiais eletricamente condutores dos nomes de domínio termodinâmicos são materiais termicamente condutores. São substâncias que permitem a condução de calor por todo o corpo.
Qual o sentido disso? Transferir calor de uma área para outra. Um dissipador de calor é um ótimo exemplo desse princípio.
Materiais extrudados
Começando com os materiais extrudados, existem algumas alternativas disponíveis. Uma empresa em particular se destaca, pois afirma ter um material 50 vezes mais condutor térmico do que os filamentos padrão.
A TCPoly tem o que eles afirmam ser o filamento mais termicamente condutor do mundo.
O material é denominado Ice9 (porque é útil para resfriar material) e é um filamento termoplástico com 8 W / m-K de condutividade térmica disponível no mercado.
Porém, se você realmente imprimir algo com ele, isso poderá aumentar até 15 W / m-K. Por que isso muda?
Como condutividade térmica = K (QL) / (AΔT)
- K é a condutividade térmica em W / m. K
- Q é a quantidade de calor transferida através da substância em Joules / segundo ou Watts
- L é o espaço entre os dois aviões isotérmicos
- A é a área da superfície em metros quadrados
- ΔT é a diferença de temperatura em Kelvin
Como você pode ver, existem duas ou três variáveis ​​associadas à geometria desse componente (L & A), e alterá-las afeta diretamente o valor de K.
Para ilustrar como são condutivas termicamente suas substâncias, elas são termicamente condutoras como o aço inoxidável, mas com metade da densidade do alumínio. Legal!
A propaganda deles afirma que o PLA Ultra Diamond possui "alto transporte térmico: 3x-5x a mais que o PLA padrão".
ABS normal 0,25. O aço inclui entre 10 e 50 W / (m * K), dependendo do metal e de outros aspectos.
Como os materiais eletricamente modificados dos últimos artigos, os pós AM não sofrem com o dilema de sedimentação / flutuação devido a diferentes densidades, pois as partículas de pó da pessoa tendem a ser revestidas, permitindo o fornecimento uniforme dos pós na câmara de pó.
Curiosamente, devido aos efeitos geométricos e dimensionais de um componente na condutividade térmica, os produtos impressos com pós em sistemas do tipo SLS podem ter sua condutividade térmica modificada simplesmente alterando a densidade da embalagem do pó antes de ser sinterizado.
Para expandir essa noção, esta equipe de estudo demonstrou que a maior influência na condutividade térmica do pó de poliamida 12 é a ligação entre partículas. Embalagens de maior densidade significam maior contato entre partículas e melhor adesão.
Essa outra equipe de pesquisa está desenvolvendo pesquisas anteriores do revestimento de poliamida 12 com CNT (nanotubos de carbono) e verificou que a inclusão de CNTs aumenta marginalmente a condutividade térmica.
Assim como todos os outros materiais práticos que vimos nos artigos anteriores, se você está tentando encontrar uma resina condutora de temperatura, você pode esperar um pouco ainda.
As mesmas limitações para sair das resinas condutoras estão em jogo no que diz respeito às resinas condutoras térmicas. Os aditivos tendem a assentar, o que significa que qualquer fotopolímero usado com partículas adicionadas fisicamente (em oposição a partículas ligadas quimicamente) exigirá a mistura direta e potencial durante todo o processo de impressão SLA / DLP.
Isso não quer dizer que não haja resinas termicamente condutoras no horizonte. Eles ainda estão atualmente na fase de pesquisa por enquanto.
O gerenciamento térmico dos moldes é essencial para afastar o calor do plástico fundido, a fim de reduzir a deformação diferencial.
Outras equipes estão trabalhando em conjunto com a adição de partículas de alumínio, mas, novamente, o mesmo problema provavelmente impedirá que este estudo se torne popular no futuro imediato.
Como você pode ver, em geral, os plásticos não são ótimos para aquecer, embora existam alguns discrepâncias que mostram que impressões plásticas semelhantes a ligas são potenciais.
Na maioria das vezes, os plásticos caem muito abaixo do que um pedaço de metal proporcionaria em termos de transferência de calor.
Assim como os materiais anteriores que examinamos nas últimas semanas, parece que a maior variedade de materiais condutivos térmicos está disponível para aqueles com impressoras 3D de deposição de filamentos, o que não é surpreendente, dada a proliferação de impressoras de filamentos por aí.