Neues ESD-ableitfähiges Material ermöglicht Herstellern Skalierung mit 3D-Druck

Formlabs freut sich, die Veröffentlichung des ESD Resins anzukündigen, einem Material, mit dem Hersteller Risiken reduzieren und Erträge aus ihren Fertigungslinien für Elektronik steigern können. ESD Resin ist eine kostengünstige Lösung zur Herstellung statisch resistenter Teile, die zur Verwendung im Werk gedacht sind. 

Lesen Sie weiter, um weitere Informationen darüber zu erhalten, wie ESD Resin funktioniert und wie HAVEN, ein Indoor-Luftqualitätsunternehmen, ESD Resin nutzt, um die Fertigung zu skalieren und Laserversagen über Nutzung von ESD-geschützten Halterungen und Vorrichtungen vorzubeugen.

Elektrostatische Entladung (ESD) tritt auf, wenn es zwischen zwei geladenen Objekten einen plötzlichen Elektrizitätsfluss gibt. Statische Elektrizität baut sich auf, wenn es eine Reibung zwischen mehreren nicht leitenden Komponenten gibt. Wenn eine dieser Komponenten in Kontakt mit einem Leiter kommt, entlädt sich die Elektrizität in den Leiter. Dies ist insbesondere in der Elektronikbranche gefährlich, in der ESD-empfindliche Teile wie Leiterplatinen durch unkontrollierte statische Entladung beschädigt werden. Etwas so Kleines wie eine durch eine Haltevorrichtung, die ein Gehäuse berührt, erschaffene Reibung, kann den Aufbau von Elektronen verursachen und zu einer elektrostatischen Entladung führen, wodurch elektrische Komponenten kurzschließen und ein funktionsunfähiges Produkt entsteht. Eine mangelnde Kontrolle über die Prozesse mit ESD-empfindlichen Teilen kann den Gesamtproduktionsertrag verringern.

ESD-Materialien leiten statische Elektrizität ab, um Komponenten zu schützen, die auf statische Schocks empfindlich reagieren, z. B. Elektronik. ESD-Materialien sind keine wirklichen „Leiter“, aber Elektronen können über deren Oberfläche fließen, sodass statische Schocks abgeleitet werden können, wenn sie auftreten.

Sind sie geerdet, bieten ESD-Materialien elektrischen Ladungen einen Ort, wo sie hinfließen können, was es den Elektronen ermöglicht, schadlos über deren Oberfläche an einen geerdeten Punkt zu fließen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass ESD-Materialien bei Erdung antistatisch sind, was heißt, dass kleine Partikel wie Staub, Pulver und Styropor nicht an ihnen haften. In vielen Fertigungsanlagen für Elektronik verursachen diese Partikel eine Aufladung und späteres Versagen von delikaten, elektrischen und mechanischen Systemen. ESD-Materialien für Werkzeugbestückung und Montagevorgehensweisen minimieren das Risiko auf Misserfolge bei sowohl elektrischer Überladung als auch statischer Aufladung. Hersteller haben sich bei diesen Materialien traditionell auf bearbeitete Metalle verlassen, aber jetzt gibt es 3D-Druck-Lösungen. 

3D-Druck ist bei vielen Anwendungen eine billigere und schnellere Alternative für die Zerspanung, aber es gab bisher nur wenige Optionen für den 3D-Druck hochwertiger ESD-Materialien. Sie sind entweder Teil eines hochpreisigen Systems, was vielen kleinen und mittelgroßen Herstellern verwehrt bleibt, oder sie werden mit Geräten gedruckt, die eine geringere Qualität liefern, was für den Industriebereich unzuverlässig ist. 

SLA-Drucker von Formlabs bieten jetzt mit ESD Resin eine Lösung an, die für spezifische Anwendungen und Arbeitsabläufe in einer Bandbreite von Branchen essenziell ist. Die meisten hergestellten Produkte haben elektronische Komponenten, und somit werden ESD-ableitfähige Materialien für deren Handhabung benötigt. 

Bei der Prototypenerstellung von Fertigungsteilen erfordern Tests und Validierung, dass alle Komponenten zusammen funktionieren, und elektronische Komponenten müssen reibungslos funktionieren. Die Auslagerung von Zerspanung ist teuer und führt zu langen Durchlaufzeiten, was Herstellern verwehrt, ihre Produkte aus der Prototypisierungsphase rauszuholen. Aufgrund der höheren Belastbarkeit von ESD Resin im Vergleich zu der vieler anderer 3D-gedruckter, ESD-ableitfähiger Materialien können Ingenieure ohne Risiko auf mechanischen oder elektrischen Misserfolg prototypisieren. 

In einer Produktionslinie mit elektrischen Komponenten sind ESD-ableitfähige Materialien bei allen Kontaktpunkten notwendig, weshalb Halterungen und Vorrichtungen typischerweise aus Metallen zerspant wurden, die von Natur aus Leiter sind. Jetzt können Hersteller Halterungen und Vorrichtungen mit ESD Resin drucken, um statische Elektrizität sicher umzuleiten, weg von empfindlichen elektrischen Teilen. Das hohe Modul und die hohe Belastbarkeit von ESD Resin machen es ideal für Produktionsumgebungen, wo Festigkeit und Haltbarkeit essenziell sind.

Nach der Montage müssen elektrische Komponenten während verschiedener Prozessphasen sicher umschlossen sein und gehalten werden, oder vor dem Verlassen des Werks. Aufnahmewannen sind groß und haben oft benutzerdefinierte Geometrien, was ihre Zerspanung teuer macht. Mit ESD Resin können Aufnahmewannen und Gehäuse schnell so gefertigt werden, dass die benutzerdefinierten Produktspezifikationen eingehalten und Produkte sicher aufgenommen werden können, ohne Raumstatik oder Kontakt mit Handlern, die einen Kurzschluss am Teil verursachen. 

Mit Formlabs' neuem ESD Resin können Hersteller aller Größen die Betriebseffizienz ihrer Fertigungslinien für Elektronik mit einer kostengünstigen Lösung zur Erstellung von ESD-geschützter Werkzeugbestückung steigern. 

HAVEN, ein in Vancouver ansässiges Indoor-Luftqualitäts-Unternehmen, hat sofort die Vorteile der Verfügbarkeit von ESD-Material für dieselben hochwertigen und erschwinglichen SLA-Drucker erkannt, auf die sie bereits für die Prototypenerstellung und das Design vertraut hatten.

HAVEN erstellt eine Reihe von Indoor-Luftqualitäts-Produkten. Die Produktlinie von HAVEN besteht aus einer Luftqualitätsüberwachung und einer Luftkontrollinstanz, die eine vollständige, in sich geschlossene Lösung für die Luftqualität in Innenräumen bietet. Mit den Druckern Form 3 und Form 3L haben HAVEN-Ingenieure jahrelang HAVEN-Komponenten prototypisiert, mussten aber die Metallbearbeitung für ESD-Werkzeugbestückungskomponenten auslagern. 

„Aufgrund der ESD-Anforderungen hatten wir damals zuerst Drucker für die Prototypenerstellung genutzt, dann erst CNC-Bearbeitung. Wenn wir keine ESD-Einschränkungen hatten, druckten wir direkt und bekamen Teile in zwei Tagen anstatt zwei Wochen“, sagte HAVENs leitender Ingenieur Phil Tsao. 

ESD-Hygiene ist für HAVENs Produktionslinien besonders wichtig. Selbst eine kleine Menge elektrostatischer Entladung könnte ihre integralen Laserkomponenten brutzeln. HAVEN musste das vor einigen Jahren auf die harte Tour lernen, als eine beträchtliche Menge früher Geräte latente oder verfrühte Misserfolge aufwies. Das Team verfolgte dann die Ursache des Misserfolgs zurück zu ihrer Lötstation, wo ein paar Volt elektrostatischer Entladung den Laser beschädigt hatten. Seit diesem Moment waren ESD-Protokolle für den Unternehmensbetrieb essenziell.

„Das war eine Situation, die alle betraf, in der alle Werkzeuge weggelegt werden mussten, um die Ursache des Problems zu finden. Sie zwang uns dazu, beständig einen höheren Sorgsamkeitsstandard anzuwenden. Sie zwang uns dazu, eine fortwährende Achtsamkeit an den Tag zu legen, wenn es um ESD-Bezüge geht“, sagte Lavrovsky. 

Mithilfe von ESD Resin ist es HAVEN möglich, die Geschwindigkeit von betriebsinternem 3D-Druck zu nutzen, ohne ESD-Konformität einzubüßen. HAVEN sah bei der Möglichkeit, einen Beta-Test mit ESD Resin durchzuführen, die Chance auf einen geschäftsrelevanten Austausch seines ausgelagerten Arbeitsablaufs für Metallbearbeitung mit einer betriebsinternen 3D-Drucklösung.

„Es gab damals definitiv Lösungen für die Bewältigung von ESD, aber sie waren langsam und teuer. Eines unserer kleinen Aluminiumteile kostete etwa 500 $. Wir druckten es mit ESD Resin und hatten es am nächsten Tag, für ein Zehntel der Kosten oder weniger“, sagte Tsao.

Die Möglichkeit, in einem Arbeitsablauf zu prototypisieren, zu testen und zu fertigen, mit einem einzigen Material, ermöglicht, dass HAVENs Prozess agiler ist, was für das Unternehmen als Hardware-Start-up wichtig ist. Diese Agilität stellt auch Skalierungsmöglichkeiten bereit. Jetzt, da er sowohl die ursprüngliche Produktionslinie mit alten Aluminium-Vorrichtungen nutzen als auch eine neue Linie mit 3D-gedruckten Vorrichtungen aus ESD Resin hinzufügen kann, plant Lavrovsky, die Produktion zu skalieren. 

„Unser Ziel ist es, unseren Arbeitsablauf für die Fertigung zu perfektionieren. Wir wollen so wenig Unsicherheiten wie möglich. Man muss alle Maßnahmen ergreifen, die möglich sind. ESD Resin gibt uns die Möglichkeit, das Risiko weiter zu mindern“, sagte Lavrovsky. 

ESD Resin ist jetzt in unserem Shop und bei Vertriebspartnern verfügbar und kann mit dem Form 3/3B, Form 3+/3B+ und Form 3L/3BL genutzt werden. Haben Sie Fragen zu dem neuen Material? Dann kontaktieren Sie unser Vertriebsteam, um ESD Resin für Ihre Anwendung bewerten zu lassen.

Möchten Sie ESD Resin eigenhändig testen? Fordern Sie für Ihre elektrische Werkbank eine kostenlose, ESD-ableitfähige, 3D-gedruckte Halteklemme für die Messspitzen eines Vielfachmessgeräts an. Testen Sie ihren spezifischen Oberflächenwiderstand, um die ESD-Sicherheit zu validieren.