Технологии 3D-печати для продуктов с защитой от электростатического разряда

Электростатический разряд обычное явление в природе . Он может быть спровоцирован электрическим замыканием (короткое замыкание), пробоем диэлектрика или контактом между двумя электрически заряженными предметами (статическое электричество), что приводит к внезапному и кратковременному протеканию электрического тока. Электростатический разряд обычно создается двумя способами. Одним из них является трибозарядка, которая возникает, когда два материала соединяются, а затем разделяются, что приводит к разнице электрических потенциалов . Другой причиной возникновения электростатических разрядов является электростатическая индукция. Это происходит, когда электрически заряженный объект находится рядом с проводящим объектом, не соприкасающимся с землей.

Видео 1. Опасность электростатического разряда в авиации. Источник:авиационная наука.

Каждый хоть раз в жизни сталкивался с событием, связанным с электростатическим разрядом. Существует множество примеров электростатического разряда в повседневной жизни, в том числе молния, статические разряды волос, вызванные нейлоновой/шерстяной одеждой, пластиковой расческой или горкой, пенополистирол, прилипающий к коже, пыль, скапливающаяся на экране телевизора через несколько секунд после его очистки, знаменитая « Искра» или «удар» при прикосновении к дверной ручке или другому человеку.

Риски, связанные с электростатическим разрядом

Случаи электростатического разряда в основном безвредны, хотя и раздражают человека . Статическое электричество также может быть очень полезным явлением. Технологии, основанные на статическом электричестве, используются в фотокопировальных машинах, электростатических осадителях в очистителях воздуха, окраске электростатическим распылением или сушильных листах/шариках для сушки. Однако в некоторых случаях электростатический разряд может быть очень опасен и иметь тяжелые последствия, особенно в производстве или отраслях с высоким уровнем риска.

Изображение 1. Серьезные последствия электростатического разряда на материнской плате. Источник:Часто задаваемые вопросы о Техно.

Электростатический разряд очень опасен для чувствительной электроники , особенно интегральные схемы и микрочипы. Они могут быть необратимо повреждены (катастрофические или скрытые повреждения) при прохождении через них тока высокого напряжения. Это может произойти тремя способами:

1. HBM (модель человеческого тела) — человеческое тело передает электростатический заряд устройству.

2. MM (модель машины) — заряженный проводящий объект, например металлический инструмент или приспособление, передает электростатический заряд. зарядка.

3. CDM (модель заряженного устройства) — возникает, когда электростатический заряд передается через упаковку или рабочую поверхность.

Электростатический разряд также чрезвычайно опасно в средах с потенциально взрывоопасной атмосферой <сильный>, таких как помещения, содержащие газ, пары топлива, угольную пыль или даже мучную пыль.

Предотвращение электростатического разряда

Предотвращение электростатического разряда имеет первостепенное значение на производственных площадках, в центрах отгрузки или в помещениях с легковоспламеняющейся и взрывоопасной атмосферой.

Изображение 2. Рабочее пространство с защитой от электростатических разрядов. Источник:Safety Working TECH.

Существует множество антистатических материалов. вещества и устройства, разработанные и изготовленные специально для защиты людей и устройств от последствий электростатических разрядов. Решения по защите от электростатического разряда включают:

• Химические агенты.

• Электрическое заземление.

• Одежда от электростатического разряда, антистатические браслеты, приспособления и приспособления для электростатического разряда.

• Антистатические пакеты для хранения и перевозки электроники.

• Ионизирующие стержни на производственных линиях.

• Офисная мебель ESD.

• Чистые помещения, предназначенные для предотвращения попадания внутрь пыли, переносимых по воздуху организмов или испаряемых частиц, а также для предотвращения проникновения вирусов, вредных веществ или радиация от выхода.

• Антистатические системы машин, использующие электронную или фотоэмиссию для снижения электростатического разряда.

Надлежащая защита от электростатического разряда может не только защитить устройство от сбоев, но и сократить финансовые потери, связанные с отказом, и даже спасти жизни.

Защита от электростатического разряда при 3D-печати

Субтрактивные методы производства, такие как литье под давлением и обработка на станках с ЧПУ, существуют уже давно и отлично подходят для крупносерийного производства стандартизированных инструментов. Но когда дело доходит до производства небольших партий специализированных инструментов, приспособлений или приспособлений, аддитивное производство — лучший вариант . Проектирование и изготовление пресс-форм занимает очень много времени и не окупается при производстве небольших партий инструментов и приспособлений по индивидуальному заказу. Кроме того, современные пластмассы, используемые в станках с ЧПУ, очень дороги и часто расходуются в процессе обработки. Использование 3D-печати для изготовления индивидуальных специализированных инструментов, приспособлений и приспособлений собственными силами и по запросу является шагом вперед для многих предприятий, поскольку оно имеет много преимуществ. Если используется правильный материал, напечатанная на 3D-принтере версия традиционного инструмента или приспособления может быть прочнее, устойчивее к коррозии, легче и намного дешевле и быстрее изготавливаться собственными силами, а не с привлечением внешних подрядчиков посредством литья под давлением или обработки с ЧПУ. Все это дает производителям большую гибкость и возможность индивидуальной настройки. рабочие процессы, основанные на потребностях компании. 3D-печать занимает меньше времени, более доступна по цене и исключает отходы материалов, поскольку печатается только то, что необходимо.

Видео 2. Успешный пример — Mercury Systems начала 3D-печать инструментов и приспособлений, безопасных для электростатического разряда. Источник:Эссенциум.

Защита от электростатического разряда не является исключением , начиная с 3D-печати - быстро адаптирующаяся дисциплина, которой она является, - уже имеет хорошо проверенное и надежное решение для изготовления антистатических инструментов, приспособлений и приспособлений. Безопасные для электростатического разряда материалы в 3D-печати могут быть разных форм. Существуют антистатические нити, гранулы, смолы и порошки.

Нити

Нити с защитой от электростатического разряда использовать различные технологии для достижения антистатических свойств , наиболее распространенными являются углеродная сажа или графит наполнители . Количество углеродного наполнителя в полимере определяет уровень удельного поверхностного сопротивления (измеряемого в Омах) - электропроводящего, диссипативного или изолирующего. Другой способ сделать материал антистатическим — добавить антистатические покрытия или как в случае с эссенциумом , поверхностный слой из проводящих нанополимеров для снижения риска ухудшения характеристик, обычно наблюдаемого при использовании наполнителей или покрытий, вызывающих электростатический разряд.

Изображение 3. Корпус жесткого диска (слева) и измеритель проводимости, напечатанный на 3D-принтере с помощью нити Zortrax-Z ESD V2 на основе ПЭТ. Источник:Zortrax.

Почти все полимеры, обычно используемые в 3D-печати, защищены от электростатического разряда. Существуют антистатические стандартные пластики (ABS, PLA) и инженерные пластики (PA, PET, PCTG), а также антистатические пластики, предназначенные для продвинутых применений (PEKK, TPU).

Изображение 4:Защищенные корпуса для электроники, напечатанные с использованием ESD PLA от 3DXTech (слева) и ESD ABS от Nanovia (справа). Источник:Filament2Print.

Существуют антистатические нити, предназначенные для определенных секторов, например Essentium TPU 58D-AS. из семейства гибких передовых нитей.

Изображение 5. Метки, напечатанные на 3D-принтере с помощью TPU 58D-AS. Источник:Эссенциум.

Помимо приложений в аэрокосмической промышленности, эта нить может быть использована для 3D-печати устойчивых к истиранию крышек панелей, ящиков для хранения с защитой от электростатического разряда или пылезащитных колпачков с защитой от электростатического разряда. Пыль и другие частицы имеют тенденцию накапливать статическое электричество и вызывать отказы систем на многих заводах по производству электроники.

Nanovia ABS ESD 3DXSTAT ESD PLA Essentium TPU 58D-AS Zortrax Z-ESD V2

Смолы и порошки

Есть также варианты без использования нити для 3D-печати Защита от электростатического разряда объекты , такие как смолы для 3D-печати SLA и порошки для 3D-печати SLS . Все они обладают отличными свойствами в зависимости от пластика и предполагаемого применения — от автомобилестроения и научно-технического приборостроения до бытовой электроники.

Изображение 6. Корпуса, напечатанные на 3D-принтере с антистатическим покрытием PA11 от Sinterit. Источник:Синтерит.

Смолы и порошки, безопасные для электростатического разряда, подходят для 3D-печати антистатических инструментов, приспособлений и приспособлений для производства, сборки и испытаний электронных компонентов, а также для производства компонентов для использования во взрывоопасных средах. Некоторые материалы с защитой от электростатического разряда даже имеют пылеотталкивающие свойства . Как упоминалось ранее, пыль и другие частицы накапливают статическое электричество и повышают риск электростатического разряда. . Поскольку большинство пластмасс притягивает пыль и грязь, использование варианта с защитой от электростатического разряда намного безопаснее в средах, чувствительных к электростатическому разряду.

Изображение 7. Инструменты и приспособления, напечатанные с помощью пылеотталкивающей ESD-смолы Formlabs. Источник:Formlabs.

Одним из таких материалов является ESD-смола Formlabs. , который можно использовать для 3D-печати инструментов и приспособлений даже для самых сложных производственных условий.

Смола Formlabs IBT Порошок Sinterit PA11 ESD Пинцет Precision ESD Антистатический очиститель 3D-принтеров Novus 1

Аксессуары ESD

Защита от электростатического разряда в мире 3D-печати не ограничивается только печатью нитей, смол и порошков . Существуют также различные чистящие средства и аксессуары, обеспечивающие защиту от электростатического разряда во время процесса печати или обслуживания 3D-принтера. Прецизионные пинцеты Lawang ESD полезны, когда нужно снять детали с рабочей пластины, вычистить материал из сопла, снять опоры или провести техническое обслуживание принтера. Чтобы свести к минимуму риск возникновения электростатического разряда, который может повредить электронику 3D-принтера, рекомендуется использовать прецизионный пинцет, безопасный для электростатического разряда.

Изображение 8. Прецизионный пинцет Lawang с защитой от электростатического разряда. Источник:Filament2Print.

Еще одна мера предосторожности, которую необходимо принять во время 3D-печати, — убедиться, что печатная поверхность без пыли частицы и статическое электричество . Один из способов убедиться в этом — использовать какой-нибудь очиститель, например Novus 1 . акриловый очиститель для резервуаров со смолой. Он очищает пластик, не царапая его, предотвращает запотевание, отталкивает пыль и устраняет статический заряд. Это имеет решающее значение для успешной печати SLA. потому что грязь в баке для смолы может отклонить лазер и привести к неудачным отпечаткам.

Изображение 9. Акриловый очиститель Novus 1 для резервуаров со смолой, устраняет пыль, грязь и статический заряд. Источник:Formlabs.

Отрасль 3D-печати способна удовлетворить потребности даже самых требовательных отраслей, требующих инструментов, материалов и технологий которые могут обеспечить не только превосходную производительность, но и универсальность использования и безопасность. Материалы с защитой от электростатического разряда можно найти в FDM-печати (антистатические нити и гранулы), SLA-печать (смолы ESd), и SLS (порошки против электростатического разряда). Безопасность печатных поверхностей также обеспечена благодаря инструментам для обслуживания 3D-принтеров с защитой от электростатического разряда и принадлежностям для чистки.