Elektrische Isoliereigenschaften von 3D-Druck-Materialien

Bei der Auswahl von 3D-Druckmaterialien für elektrische Isolationsanwendungen ist das Verständnis wesentlicher elektrischer Eigenschaften wie Durchschlagsfestigkeit und dielektrische Konstante unerlässlich. Diese Eigenschaften bestimmen, wie gut ein Material gegen elektrische Spannung isoliert und wie es mit elektrischen Signalen interagiert, was sich auf Sicherheit, Signalintegrität und die Gesamtleistung auswirkt.

Durchschlagsfestigkeit (Durchbruchspannung)

Die Durchschlagsfestigkeit gibt an, welcher Spannung ein Werkstoff pro Millimeter standhalten kann, bevor ein elektrischer Durchbruch auftritt, also wie gut er dem Durchgang von Elektrizität widersteht. Eine höhere Durchschlagsfestigkeit spricht für eine bessere Isolierfähigkeit. Fiberon PPS-GF20, mit 20 Gewichtsprozent Glasfaser (GF) verstärkt, weist eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 6,05 kV/mm auf. Das ist etwa 12-mal höher als bei Fiberon PPS-CF10 (mit Kohlefaser verstärkt), das 0,45 kV/mm hat. Die deutlich erhöhte Durchschlagsfestigkeit von PPS-GF20 macht es sehr geeignet für Isolierungen bei mittleren Spannungen und sorgt im Vergleich zu kohlefaserverstärkten Materialien oder Luft in vielen Anwendungen für einen sichereren Betrieb.

Dielektrische Konstante

Die dielektrische Konstante misst die Fähigkeit eines Materials, elektrische Energie zu speichern, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt ist. Sie ist vergleichbar damit, wie viel Wasser ein Schwamm aufnehmen kann; eine höhere dielektrische Konstante bedeutet, dass das Material mehr elektrische Energie speichern kann. Diese Eigenschaft ist frequenzabhängig und beeinflusst die Signalübertragung. Materialien mit hoher dielektrischer Konstante verursachen mehr Energieverlust und Signalverzerrung; daher sind niedrigere Werte für Hochfrequenzanwendungen, bei denen Signalintegrität und Geschwindigkeit wichtig sind, zu bevorzugen.

Fiberon PPS-GF20 hat eine dielektrische Konstante von 2,62 bei 1 kHz und 2,71 bei 1 MHz, was niedriger ist als die von PPS-CF10 (4,64 bei 1 kHz und 3,74 bei 1 MHz). Das bedeutet, dass PPS-GF20 eine bessere Leistung bei der Übertragung schneller elektrischer Signale mit minimalem Energieverlust bietet und sich gut für die Isolierung von Bauteilen eignet, bei denen Hochfrequenzsignale kritisch sind.

Zusammenfassung der elektrischen Eigenschaften

• Fiberon PPS-GF20

  • Durchschlagsfestigkeit: 6,05 kV/mm

  • Dielektrische Konstante: 2,62 (1 kHz), 2,71 (1 MHz)

• Fiberon PPS-CF10

  • Durchschlagsfestigkeit: 0,45 kV/mm

  • Dielektrische Konstante: 4,64 (1 kHz), 3,74 (1 MHz)

Vorteile von Fiberon PPS-GF20:

• Kombiniert mittlere bis hohe Durchschlagsfestigkeit für eine sicherere Isolierung bei höheren Spannungen.

• Behält eine niedrige dielektrische Konstante bei, um Signalverluste zu reduzieren und eine bessere Hochfrequenz-Leistung zu ermöglichen.

• Verwendet Glasfaserverstärkung, die elektrisch isolierend ist, im Gegensatz zu Kohlefasern, die dazu neigen, Elektrizität zu leiten.

• Geeignet für Anwendungen, die elektrische Isolierung bei guter Signalübertragung erfordern, wie Gehäuse für Drohnen und andere Elektronik, bei denen Hochfrequenzsignale das Material durchdringen müssen.

• Flammhemmend und thermisch stabil mit einer Wärmeformbeständigkeit über 230 °C, was seine Eignung für raue Umgebungen erhöht.

Zusammenfassend bietet Fiberon PPS-GF20 ein ausgewogenes Isolationsprofil und ist damit ein starker Kandidat für 3D-gedruckte Teile, die sowohl elektrische Isolierung als auch gute Hochfrequenz-Signalperformance erfordern. Seine überlegene Durchschlagsfestigkeit und niedrige dielektrische Konstante heben es von kohlefaserverstärkten Filamenten ab und bieten eine sicherere und effizientere elektrische Isolierung in produzierbaren 3D-Druckmaterialien.

Dieses Material ermöglicht durch die Kombination von leistungsstarker Isolierung mit mechanischer Festigkeit und thermischer Stabilität neue Anwendungen in den Bereichen Elektrik, Automobilbau, Luft- und Raumfahrt sowie Elektronik.