블로그 약 전도성 PLA, 3D 프린팅 전자 제품 제조를 혁신하다

복잡한 회로 기판이나 배선 없이도 전기를 전도하고, LED에 전원을 공급하며, 터치 감지 상호 작용을 가능하게 하는 3D 프린팅된 물체를 상상해 보세요. 이 미래 지향적인 비전은 전도성 PLA(폴리락산)의 등장으로 현실이 되었습니다. 특수 3D 프린팅 재료인 전도성 PLA는 표준 PLA와 관련된 인쇄 용이성을 유지하면서 전기 전류를 전달하는 능력을 얻습니다. 이 획기적인 기술은 전자 프로토타입 제작, 웨어러블 기기, 센서 등에서 새로운 가능성을 열어줍니다. 이 기사에서는 전도성 PLA의 구성, 특성, 응용 분야 및 인쇄 기술을 살펴보고 이 최첨단 기술에 대한 통찰력을 제공합니다.

전도성 PLA는 전도성 필러가 주입된 PLA 필라멘트를 말하며, 이를 통해 전기 전류를 전달할 수 있습니다. 2015년, Graphene 3D Lab(이후 G6 Materials로 이름 변경)은 그래핀 강화 PLA 필라멘트를 개척하여 전도성 PLA를 3D 프린팅 시장에 진입시켰습니다. 이 재료는 PLA의 기계적 강도를 일부 유지하면서 저전압(0–60V) 전자 장치에 대한 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 그러나 전도성 필러를 추가하면 재료의 기계적 특성에도 영향을 미칠 수 있습니다.

PLA의 전도성은 사용된 필러의 유형에 따라 결정됩니다. 일반적인 전도성 필러는 다음과 같습니다.

• 카본 블랙: 안료로 자주 사용되는 분말 탄소 재료입니다. PLA와 혼합하면 전도성이 크게 향상됩니다. 카본 블랙은 전도성 PLA에 가장 경제적인 필러입니다.
• 그래핀: 뛰어난 전도성을 가진 단층 육각형 탄소 원자 격자입니다. 그래핀 강화 PLA는 우수한 전기적 및 기계적 성능을 제공하지만 비용이 더 많이 듭니다.
• 금속 분말: 구리 또는 청동 분말을 PLA에 첨가하여 전도성을 향상시킬 수 있습니다. 금속 충전 PLA는 일반적으로 최고의 전도성 특성을 갖지만 재료 밀도와 비용을 증가시킵니다.

전도성 PLA는 PLA의 장점인 저렴한 비용과 인쇄 용이성을 상속받으면서 전기적 기능을 추가합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 필러 함량: 전도성 필러는 부피 기준으로 최대 80%까지 재료를 구성할 수 있습니다.
• 저항률: 일반적으로 XY 평면(인쇄 베드에 평행)에서 약 30 Ω-cm입니다.
• Z축 저항률: 약한 층간 결합으로 인해 XY 저항률보다 높습니다(최대 115 Ω-cm).
• 안전 전류 및 전압: 과열을 방지하기 위해 최대 100mA 전류 및 60V 전압.
• 저항: 1.75mm 필라멘트 10cm 길이는 일반적으로 2000–3000 Ω을 측정합니다.

브랜드마다 필러 구성에 따라 전도성이 다릅니다.

전도성 PLA는 저전압 전자 제품, 센서 및 차폐를 포함한 다양한 분야에서 사용됩니다.

• 회로 프로토타입 제작: 기존 PCB나 납땜 없이 저전압 회로를 빠르게 만들 수 있습니다.
• 웨어러블 전자 제품: 스마트 장갑이나 피트니스 모니터링 의류의 유연한 회로 및 센서에 이상적입니다.
• EMI 차폐: 의료 또는 항공 우주 응용 분야에서 민감한 전자 제품을 간섭으로부터 보호합니다.
• ESD 보호: 전자 부품을 보호하기 위해 정전기 방지 인클로저에 사용됩니다.
• 저전력 LED 조명: 장식용 또는 표시등을 위한 소형 통합 설계를 용이하게 합니다.
• 터치 센서: 스마트 홈 인터페이스용 대화형 버튼 또는 슬라이더를 사용할 수 있습니다.

표준 PLA 인쇄와 유사하지만 전도성 PLA는 최적의 결과를 위해 특정 조정이 필요합니다.

• 노즐: 마모를 방지하기 위해 카본 블랙 PLA에는 경화 강철을 권장합니다.
• 온도: 일반적으로 215°C(브랜드별로 다름).
• 베드 온도: 접착력을 높이기 위해 60°C.
• 속도: 10–45mm/s로 감소(복잡한 인쇄의 경우 더 느림).
• 레이어 높이: 더 작은 높이는 정밀도와 강도를 향상시킵니다.
• 냉각: 뒤틀림을 방지하기 위해 적당한 팬 사용.

• 재료 보관: 수분 흡수를 방지하기 위해 필라멘트를 건조하게 유지하십시오.
• Z축 강도: 수직 응력을 최소화하도록 부품을 설계하십시오.
• 인필 밀도: 최적의 전도성을 위해 100% 권장.
• 전기적 제한: 고전류 응용 분야에는 적합하지 않습니다.

장점에도 불구하고 전도성 PLA에는 주목할 만한 제한 사항이 있습니다.

• 제한된 전도성: 고전압 또는 고전류 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
• 기계적 강도 감소: 표준 PLA보다 더 부서지기 쉽습니다.
• 이방성 특성: 약한 Z축 결합은 구조적 무결성에 영향을 미칩니다.
• 더 높은 비용: 기존 PLA 필라멘트보다 가격이 비쌉니다.

전도성 ABS는 더 큰 인성과 충격 저항성을 제공하지만 더 높은 인쇄 온도와 밀폐된 프린터가 필요합니다. 선택은 응용 분야 요구 사항과 프린터 기능에 따라 달라집니다.

전도성 PLA는 3D 프린팅에서 혁신적인 발전을 나타내며, 제작과 전자적 기능을 결합합니다. 현재 제한 사항이 있지만, 지속적인 재료 개발은 더 광범위한 응용 분야를 약속합니다. 이 기술은 혁신가가 전례 없는 효율성으로 통합 전자 장치를 프로토타입 제작하고 생산할 수 있도록 하여 적층 제조에서 중요한 진전을 이루었습니다.