Leitfähige Elektronik mit Filaflex 3D-Druck erstellen

Wollten Sie schon immer etwas mit Ihrem 3D-Drucker erstellen, das elektronische Komponenten integriert? Sensoren, leitfähige Bahnen oder Abschirmung gegen Hochfrequenzstörungen?

FFF/FDM-leitfähige Filamente für 3D-Druck wurden für Nutzer entwickelt, die 3D-Druck und Elektronik verbinden wollen. Leitfähige Baugruppen mit Schaltern, Potentiometern, LEDs, kapazitiven Touch-Sensoren – all das und mehr wird damit möglich.

Speziell entwickelt für 3D-Druck elektronisch leitfähiger Komponenten, sind leitfähige Filamente sehr druckfreundlich und kompatibel mit fast jedem FDM/FFF-3D-Drucker.

Anwendungen

Vielfältig, besonders hervorzuheben:

Sensoren

Leitfähiges Filament ermöglicht kapazitive (Touch-)Sensoren in vielen Alltagselektronikprodukten; exzellentes Material für Human-Interface-Devices (Stylus für Smartphones/Tablets).

Video 1: Pointer-Stift. Quelle: Proto-Pasta.

Kapazitive Sensoren messen auch Nähe, Position, Feuchtigkeit, Flüssigkeitsstände, Beschleunigung.

Leitfähige Bahnen

Weitere Anwendung: Stromführende Schaltkreise für Elektronik – bei flexiblen leitfähigen Filamenten auch für flexible Elektronik.

Bild 1: Leiterbahn-Schaltung. Quelle: Recreus.

Traditionell mussten 3D-Druck-Enthusiasten Teile mit Nuten designen, um nach dem Druck Kupferdraht einzulegen. Mit leitfähigem Filament wird die Verkabelung simultan zum Bauteilaufbau gedruckt.

Abschirmung gegen Hochfrequenzstörungen & elektromagnetische Interferenzen

Die hohe Leitfähigkeit eignet sich nicht nur für Schaltkreise/Sensoren, sondern auch für EMI (elektromagnetische Interferenz) und RF (Hochfrequenz)-Abschirmung in diversen Branchen. EMI/RF-Schirmung blockiert elektromagnetische Felder und HF-Strahlung in einem Raum; wichtig in Krankenhäusern, Laboren, Luftfahrt – um Fehlmessungen durch Störsignale zu verhindern. EMI/RF-Schirmung blockiert AM, FM, TV, Notruf, Telefonsignale. Leitfähiges Filament ideal für maßgeschneiderte RF/EMI-Schilde.

Anwendungstipps

Entwickelt für Raumtemperaturbetrieb und Niedervolt-/Niedrigstromprojekte (max. 12 V) – nicht für Stromversorgung > 100 mA.

Druck mit leitfähigen Filamenten (PLA) ähnlich einfach wie Standard-PLA. Beheiztes Bett nicht zwingend, aber empfohlen bei 50–60 °C für bessere Haftung.

Verunreinigung durch Hautfett oder Staub vermeiden – trockene Lagerung fern von Partikeln, Hände vor/nach Nutzung waschen, Handschuhe tragen. Längere Feuchtigkeitsexposition vermeiden.

Düse ≥ 0,4/0,5 mm empfohlen. Düse vor/nach Druck reinigen. Leitfähiges Filament neigt zum Anhaften an Messingdüsen – Außenfläche der Düse vor Druck mit Öl (technisch/haushaltsüblich) oder Schmiermittel reinigen, um Materialauflagerung zu reduzieren. Auch kunststoffabweisende Farbe möglich.

Bild 2: Kunststoffabweisende Farbe. Quelle: Sliceengineering.

Filament nicht im Extruder ruhen lassen (während nicht gedruckt wird) – kann expandieren und Düse verstopfen (Clogging). Nach Druck: Filament zeitnah aus Extruder entfernen, Reinigungsfilament nutzen.

Bild 3: Reinigungsfilament. Quelle: Smart Materials.

Drucktemperatur einhalten: Zu niedrig → Viskosität nicht optimal → Expansion → Verstopfung. Zu hoch → Teildegradation + Nanomaterial-Aggregation → Verstopfung.

Bei Totalverstopfung: Düse auf 200 °C heizen, Kupferdraht zur Beseitigung, oder ABS/PLA (harte Filamente) schmelzen zum Herausziehen, oder in Aceton einweichen. Falls unlösbar: Düse tauschen. Vorbeugung durch obige Tipps.

Zudem perfekt nivelliertes Druckbett essenziell – sonst Materialansammlung an Düsenaußenseite, die beim Erstarren den Schmelzefluss verstopft. Erkalte Düsenspitze bei Bedarf mit Alkohol reinigen.

Leitfähige Filamente am Markt

Conductive PLA (Proto-Pasta): Erweichungstemperatur wie PLA, flexibler, aber geringere Schichthaftung. Steuerbar über 1 kOhm-Widerstand – ideal für Niedervoltschaltungen, digitale Tastaturen (geringe Leitfähigkeit), Arduino, Touch-Sensoren, Robotik, Elektronik.

Koltron G1 Graphen-Filament (Addnorth): Dotiert mit Aros Graphen (patentiert von Graphmatech), Matrix aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) – High-Performance-Kunststoff mit exzellenten mech./chem./therm. Eigenschaften. Volumenwiderstand: nur 2 Ω·cm.

Filaflex Conductive (Recreus): Detaillierter Blick auf dieses Filament.

Filaflex Conductive (Recreus)

Conductive Filaflex ist ein flexibles, elastisches TPU-Filament. Shore-Härte 92A, erreicht 100 % Dehnung bei Bruch. Nach Dehnung kehrt es formstabil zurück – exzellente mechanische Eigenschaften. Volumenwiderstand ca. 3,9 Ω·cm – deutlich niedriger als andere leitfähige Filamente.

Hersteller-Tipps für Druck mit diesem Filament:

1. Gehärtete Düse: Nicht zwingend nötig bei Filaflex Conductive. Bei intensiver Nutzung empfohlen gegen vorzeitigen Verschleiß.
2. Sicherheit: Druck völlig sicher, beschädigt Drucker nicht. Für optimalen Zustand: Düse nach Druck gründlich reinigen – Reste im Hotend entfernen. X nach Druck als Extra-Schritt hilft bei Reinigung.
3. Leitfähiges Material: Recreus nutzt Spezialformulierung mit Ruß (Carbon Black) – dieses Element verleiht Leitfähigkeit.
4. Flexibilität: Nach Druck bleibt charakteristische Elastizität erhalten. Endteil immer flexibel & leitfähig, andere Eigenschaften intakt.
5. Shore-Härte 92A: Kompatibel mit fast jedem Drucker (Bowden inklusive).
6. Widerstand: Elektrischer Widerstand ca. 3,9 Ω·cm, aber nutzerseitig beachten: Widerstand ändert sich je nach Druck. Auch Schaltkreiswiderstand berücksichtigen – Filament für Niedrigstromanwendungen designed.
7. Schichthaftung: Hohe Carboneinlagerung → schnelle Wärmeableitung → Haftung geometrieabhängig beeinträchtigt. Lösung: Parameter anpassen (Geschwindigkeit 20–25 mm/s, Temp. 240–255 °C, keinen Bauteillüfter).

Video 2: Flexibilität & Leitfähigkeit mit Filaflex Conductive. Quelle: Recreus.

Fazit: Leitfähige Filamente sind speziell für 3D-Druck elektronisch leitfähiger Komponenten auf fast jedem FDM/FFF-Drucker entwickelt – erweitern additive Fertigung/3D-Druck und verkürzen Weg von Entwicklung zur kommerziellen Anwendung.