Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag March 13, 2017

Properties and applications of electrically conductive thermoplastics for additive manufacturing of sensors

Eigenschaften und Anwendungen von elektrisch leitfähigen Thermoplasten für die additive Fertigung von Sensoren
Benedikt Hampel ORCID logo, Samuel Monshausen and Meinhard Schilling
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

In consequence of the growing diversity of materials in the fused deposition modeling 3D printing technique, electrically conductive materials are commercially available. In this work two filaments based on thermoplastics filled with carbon or metal nanoparticles are analyzed in terms of their electrical conductance. The printing parameters to process the materials with the 3D printer are optimized with the design of experiments (DoE) method. A model to calculate the resistance of such 3D printed structures is presented and a demonstrator as a proof of concept was 3D printed based on these results. In addition, 3D printing of capacitors is investigated.

Zusammenfassung

In Folge einer immer größer werdenden Materialvielfalt im Bereich des 3D-Druckverfahrens Fused Deposition Modeling, sind mittlerweile auch elektrisch leitfähige Materialien kommerziell erhältlich. In dieser Arbeit werden zwei Filamente auf Basis von mit Kohlenstoff- bzw. Metallnanopartikeln gefüllten Thermoplasten auf die erreichbare Leitfähigkeit untersucht. Mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung werden die Druckparameter zur Verarbeitung der Materialien optimiert. Es wird ein Modell zur Berechnung des Widerstands von gedruckten Strukturen präsentiert und basierend auf diesem Modell ein Demonstrationsobjekt erstellt. Zusätzlich wird auch der 3D-Druck von Kapazitäten untersucht.

Acknowledgement

We gratefully acknowledge support by the Braunschweig International Graduate School of Metrology B-IGSM and the DFG Research Training Group GrK1952/1 “Metrology for Complex Nanosystems”.

Received: 2016-11-15
Revised: 2017-2-12
Accepted: 2017-2-14
Published Online: 2017-3-13
Published in Print: 2017-9-26

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston