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新型防静电材料助力制造商扩大 3D 打印生产规模

Electronics 3D Printing with ESD Safe Material

Formlabs 很高兴地宣布推出 ESD Resin,这款材料专为制造商而打造,能够降低电子元件生产线风险并提高产量。ESD Resin 适用于生产工厂车间专用的静电耗散部件,是一款颇具成本效益的解决方案。 


继续阅读了解以下内容: ESD Resin 如何发挥作用?室内空气质量解决方案公司 HAVEN 如何利用 ESD Resin 来扩大制造规模,并使用防静电夹具和固定装置来防止激光故障?

ESD-safe resin
先上研讨会回放

使用 ESD 树脂进行 3D 打印如何简化电子制造流程

聆听 HAVEN Indoor Air Quality 首席工程师 Phil Tsao 讲述他们如何使用 ESD 树脂将 ESD 安全生产夹具的成本和交货时间降低多达 90%。

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什么是静电放电?

当两个带电物体之间突然有电流流动时,就会发生静电放电 (ESD)。 随着多个绝缘组件之间发生摩擦,静电会逐渐累积。 当其中某个组件与导体接触时,电流会释放到导体中。这种现象在电子行业尤其危险,因为未经控制的静电放电可能会损坏电路板等静电敏感部件。 即使是微不足道的细节,例如夹具接触外壳所产生的摩擦,都会导致电子积聚并产生静电放电,从而使电子元件短路,让产品无法正常工作。 对静电敏感部件相关流程缺乏控制会降低整体产能。

什么是防静电材料?

防静电材料能够消散静电,从而避免静电影响电子元件等敏感组件 。防静电材料并不是真正的”导体”,但电子可从其表面流过,从而消散可能发生的静电冲击。

防静电材料接地后便为电荷提供了流动路径,电子可以安全流过其表面并进入接地点。 防静电材料的另一个好处是,其在接地时是抗静电的,这意味着灰尘、粉末和泡沫聚苯乙烯等小颗粒无法粘附于材料表面。 在许多电子元件制造厂中,这些颗粒会在精密的电气和机械系统上积聚并最终引发故障。 将防静电材料用于模具制作和装配程序,可最大限度降低由电荷过载和静电积聚而导致的故障风险。制造商以往都是在机械加工中使用这些材料,但如今这些材料已经可用于 3D 打印解决方案。

使用 ESD Resin 生产电子制造流程专用的 3D 打印部件

在许多应用中,3D 打印都是一种比机械加工更加经济高效的替代方案,但此前可用于 3D 打印的优质防静电材料寥寥无几。 这些材料要么造价高昂,让许多中小型制造商无法承受,要么只能在劣质机器上打印,因此可靠性欠佳,不适用于工业环境。

 

如今,采用 ESD Resin 的 Formlabs SLA 打印机提供了全新的解决方案,能够在多种行业的特定应用和工作流程中扮演至关重要的角色。大多数制造产品都含有电子元件,因此均需要使用防静电材料进行处理。 

ESD Safe 3D Printing Resin

在部件的原型制造过程中,测试和验证步骤要求所有组件协同工作,电子组件必须平稳运行。如果选择加工外包,则会产生高昂的成本,并且需要很长的交货时间,因此,多数制造商仍会自行完成原型制造。ESD Resin 的韧性高于大多数其他可用于 3D 打印的防静电材料,可在工程师进行原型制造时消除机械或电气故障风险。

ESD Safe 3D Printing Material

A prototype powder-handling tube within the Fuse Sift, printed in ESD Resin. Its anti-static nature allows powder to flow freely instead of clinging inside the tube.

在涉及电子元件的生产线上,所有接触点都需要使用防静电材料,因此,传统的夹具和固定装置通常由属于导体的金属加工而成。 而现在,制造商也可以采用 ESD Resin 打印夹具和固定装置,该材料能够安全地消散敏感电子元件上的静电。ESD Resin 具有极高的模量和韧性,因此极其适用于对强度和耐用性要求严格的生产环境。

ESD Resin Formlabs

The ESD Resin sample part is a fixture to support a multimeter probe during use, reducing the likelihood of static charge buildup while allowing engineers to take readings hands-free.

在生产流程的不同阶段以及离开工厂车间之前,操作员都需要对组装后的电气部件进行安全的密封和固定。固定托盘体积很大,并且通常具有定制的几何形状,因此加工成本很高。 使用 ESD Resin,用户可根据产品规格快速制造固定托盘和外壳,用以安全地固定产品,避免因房间内部或处理人员身上的静电导致部件短路。

Electrostatic Discharge Safe Material 3D Printed Part

This component tray made from ESD Resin holds integrated circuit boards for safe storage and transportation in a manufacturing facility.

ESD Safe 3D Printing Resin Sample Part
样件

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电子元件制造商 HAVEN 如何将防静电部件的制造成本和周转时间缩减多达 90%

借助 Formlabs 的新型 ESD Resin,各种规模的制造商都可以通过经济高效的解决方案来创建定制的防静电生产工具,从而提高电子元件生产线的运行效率。 

总部位于温哥华的室内空气质量解决方案公司 HAVEN 一直使用优质且经济实惠的 SLA 打印机进行原型制造和设计,在应用了新推出的防静电材料后,他们很快意识到了这种材料的诸多益处。

“3D 打印在产品设计和快速原型制造中的作用已经无需多言,但它对于产品制造流程同样大有助益,利用 3D 打印,我们可以优化产品的生产线。”

—— Vlad Lavrovsky,HAVEN 首席技术官

HAVEN 打造了一条室内空气质量解决方案产品线。 该产品线由空气质量监测器和空气控制器组成,可提供完整的室内空气质量闭环解决方案。 多年来,HAVEN 工程师一直使用 Form 3 和 Form 3L 打印机在内部制造 HAVEN 组件原型,但不得不将防静电工具的金属加工流程外包。

ESD compliant tooling components

“为了满足防静电要求,过去我们首先使用打印机制造原型,然后再使用 CNC 机床进行加工。如果没有防静电方面的限制,我们就会直接打印,只需两天而不是两周就能制造出部件,” HAVEN 首席工程师 Phil Tsao 说。 

静电防护对于 HAVEN 的生产线至关重要,即使是少量的静电放电也可能烧毁整个激光组件。 几年前,这方面的疏忽让 HAVEN 付出了惨重的代价。当时,公司的大量设备出现了潜在或早期故障。HAVEN 的生产团队最终发现,故障的根源是焊接台上的激光器由于几伏的静电放电而发生了损坏。 从那时起,HAVEN 就一直将防静电协议作为运营的优先事项。

“那时候,我们全员暂停了生产,只为找到故障的根源。 这件事迫使我们时刻谨守更高的维护标准。 它让我们知道,只要与静电相关,就得时刻保持警惕,”Lavrovsky 说道。 

使用 ESD Resin 时,HAVEN 可以在满足防静电合规性的前提下充分发挥内部 3D 打印的速度优势。 当有机会对 ESD Resin 进行测试时,HAVEN 便看到了这一商机,如果可以通过内部 3D 打印解决方案制造防静电工具,便能取消先前外包的金属加工流程。 

Prototyping with ESD safe materials

“毫无疑问,我们过去也尝试过一些防静电的解决方案,但速度很慢,成本又高。 我们制造一个小型铝制部件的成本就要 500 美元。使用 ESD Resin 打印的话,则只需十分之一或更少的成本,而且第二天就能完工。”Tsao 说。

流程成本周转时间
铝加工$500两周
ESD Resin$40-$50One Day

如今,HAVEN 能够在单个工作流程中使用一种材料进行原型设计、测试和制造,极大地提高了流程的敏捷性。作为一家初创硬件公司,这一点非常重要。 这样的敏捷性也为公司带来了扩大生产的机会。Lavrovsky 正计划对生产规模进行扩展,因为公司现在既可使用配备传统铝制夹具的原有生产线,又增加了一条使用 3D 打印 ESD Resin 夹具的新生产线。 

“我们的目标是打造一个完美无缺的制造流程。我们希望将不确定性降至最低……所以要采取一切可能的措施。ESD Resin 在其中发挥了关键的作用,让我们有机会进一步降低风险,”Lavrovsky 说。 

立即购买 ESD Resin

ESD Resin 现已在我们的经销商处开放购买,适用机型为 Form 3/3B、Form 3+/3B+ 和 Form 3L/3BL。如果您对 ESD Resin 有任何疑问,请联系我们的销售团队,他们将根据您的具体应用进行评估。

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