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Ce nouveau matériau antistatique permet aux fabricants de faire évoluer leur utilisation de l'impression 3D

Electronics 3D Printing with ESD Safe Material

Formlabs est heureuse d'annoncer le lancement d'ESD Resin, un matériau conçu pour que les fabricants limitent les risques et augmentent le rendement de leurs chaînes de fabrication électronique. ESD Resin est une solution rentable pour produire des pièces antistatiques conçues pour être utilisées en usine. 

Lisez la suite pour découvrir comment fonctionne ESD Resin et comment la société de contrôle de la qualité de l'air ambiant HAVEN utilise ESD Resin pour faire évoluer sa production et empêcher les défaillances de son laser en ayant recours à des gabarits et des fixations antistatiques.

ESD-safe resin
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Présentation d’ESD Resin

ESD Resin est un matériau d'impression 3D rentable pour la production de pièces antistatiques conçues pour être utilisées en usine.

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Qu'est-ce qu'une décharge électrostatique ?

Une décharge électrostatique (ESD) se produit en cas de flux électrique soudain entre deux objets chargés. L’électricité statique s'accumule en cas de frottement entre plusieurs composants isolants. Quand l'un de ces composants entre en contact avec un conducteur, l'électricité se décharge dans ce dernier. Cela s'avère particulièrement dangereux dans le secteur électronique, car les pièces sensibles aux décharges électrostatiques telles que les circuits imprimés peuvent être endommagées par une décharge électrostatique incontrôlée. Une chose aussi minime que le frottement créé par un gabarit touchant un boîtier peut entraîner une accumulation d'électrons et se traduire par une décharge électrostatique court-circuitant les composants électriques et empêchant un produit de fonctionner. En ne prenant pas de mesures pour protéger les pièces sensibles des décharges électrostatiques, vous pouvez diminuer votre rendement.

Que sont les matériaux ESD ?

Les matériaux ESD dissipent l'électricité statique de façon à protéger les composants qui pourraient être sensibles aux chocs électriques, comme par exemple les composants électroniques. Les matériaux ESD ne sont pas de véritables « conducteurs », mais les électrons sont capables de traverser leurs surfaces pour dissiper les chocs électriques lorsqu'ils se produisent.

Quand ils sont mis à la terre, les matériaux ESD offrent à la charge électrique un endroit où aller, permettant ainsi aux électrons de traverser leur surface sans danger vers un endroit mis à la terre. L'un des avantages supplémentaires est que les matériaux ESD sont antistatiques quand ils sont mis à la terre, ce qui signifie que les petites particules telles que la poussière, la poudre et le polystyrène ne vont pas venir s'y coller. Dans de nombreuses unités de production, ces particules entraînent une accumulation, ainsi que la défaillance éventuelle de systèmes mécaniques et électriques fragiles. Les matériaux ESD pour l'outillage et les procédures d'assemblage minimisent le risque de défaillances en cas de surcharge électrique comme d'accumulation électrostatique. Habituellement, les fabricants ont recours à des métaux usinés pour ces matériaux, mais il existe désormais des solutions dans le domaine de l'impression 3D. 

ESD Resin pour les pièces imprimées en 3D dans la fabrication de matériel électronique

L'impression 3D est une alternative plus rapide et moins coûteuse à l'usinage pour de nombreuses applications, mais il n'existait auparavant que peu d'options pour imprimer en 3D des matériaux ESD haut de gamme. Soit ils étaient trop chers pour de nombreux fabricants de petite et moyenne taille, soit ils étaient imprimées sur des machines de qualité inférieure et peu fiables dans des environnements industriels. 

Les imprimantes SLA Formlabs et ESD Resin offrent désormais une solution idéale pour des applications et des flux de travail spécifiques dans un large éventail de secteurs. La plupart des produits industriels possèdent des composants électroniques et ont donc besoin de matériaux antistatiques. 

ESD Safe 3D Printing Resin

Lors du prototypage des pièces industrielles, les tests et la validation exigent que tous les composants fonctionnent harmonieusement. L'usinage est coûteux à sous-traiter et requiert de longs délais de production, ce qui empêche les fabricants de sortir leurs produits de la phase de prototypage. Étant donné que la résistance d'ESD Resin est plus élevée que celle de nombreux autres matériaux antistatiques imprimés en 3D, les ingénieurs peuvent effectuer le prototypage sans risquer une défaillance mécanique ou électrique. 

ESD Safe 3D Printing Material

Sur une chaîne de production impliquant des composants électriques, les matériaux antistatiques sont nécessaires pour tous les points de contacts. C'est pourquoi les gabarits et les fixations étaient jusqu'à présent généralement usinés à partir de métaux, qui sont conducteurs par essence. Les fabricants peuvent désormais imprimer les gabarits et les fixations en ESD Resin afin d'éloigner en toute sécurité l'électricité statique des pièces électriques sensibles. La rigidité et l’élasticité élevées d'ESD Resin la rendent idéale pour les environnement de production dans lesquels la solidité et la durabilité sont essentielles.

ESD Resin Formlabs

Après assemblage, les composants électriques doivent être mis dans un boîtier et être maintenus de manière sûre au cours des différentes étapes du processus ou avant de quitter l'usine. Les plateaux de support sont grands et possèdent souvent des géométries personnalisées, ce qui les rend coûteux à usiner. Grâce à ESD Resin, les plateaux de support et les boîtiers peuvent être facilement fabriqués pour correspondre aux spécifications des produits et contenir ces derniers de manière sûre sans formation d'électricité statique et sans contact qui pourraient court-circuiter la pièce. 

Electrostatic Discharge Safe Material 3D Printed Part
ESD Safe 3D Printing Resin Sample Part
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Comment le fabricant d'électronique HAVEN a réduit de près de 90 % le coût et les délais de production de ses pièces antistatiques

Avec la nouvelle ESD Resin de Formlabs, les fabricants de toutes tailles peuvent augmenter l'efficacité opérationnelle de leurs chaînes de production électroniques avec une solution rentable pour créer des outils antistatiques personnalisés. 

HAVEN, une société de contrôle de la qualité de l'air ambiant basée à Vancouver, a immédiatement pris conscience des avantages d'avoir un matériau ESD disponible sur les imprimantes SLA haut de gamme et économiques sur lesquelles elle s'appuyait déjà pour le prototypage et la conception.
 

« L’utilité de l'impression 3D pour la conception de produits et le prototypage rapide n'est plus à démontrer. Nous commençons à comprendre l'intérêt qu'il y a à l'utiliser pour fabriquer un produit »

- Vlad Lavrovsky, directeur technique chez HAVEN

HAVEN crée des produits qui ont pour fonction de contrôler la qualité de l'air ambiant. La gamme de produits de HAVEN comprend un moniteur de qualité d'air et un régulateur d'air qui permettent de contrôler la qualité de l'air ambiant. À l'aide des imprimantes Form 3 et Form 3L, les ingénieurs de chez HAVEN ont prototypé les composants HAVEN pendant des années, mais ils devaient sous-traiter l'usinage métallique pour les composants d'outillage antistatiques. 

ESD compliant tooling components

« En raison des exigences en matière de décharge électrostatique, nous utilisions auparavant les imprimantes pour d'abord effectuer le prototypage, puis les machines CNC. Quand nous n'avions pas de contraintes en matière de matériaux ESD, nous imprimions directement et nous obtenions les pièces en deux jours, au lieu de deux semaines », déclare Phil Tsao, ingénieur principal chez HAVEN. 

Les régulations en matière de matériaux ESD sont particulièrement importantes pour la chaîne de production de HAVEN : même une petite quantité de décharge électrostatique pourrait griller l'intégralité de leur composant laser. HAVEN l'a appris à ses dépens il y a quelques années quand un grand nombre de ses dispositifs a subi des défaillances. L'équipe a finalement réussi à relier la cause de la défaillance au poste de soudure, où quelques volts de décharge électrostatique endommageaient le laser. Depuis, le protocole ESD a été mis au cœur de leurs opérations.

« Il s'agissait d'une situation où nous avons tous mis nos outils de côté pour trouver la cause profonde du problème. Cela nous a réellement forcés à adopter des normes plus exigeantes. Nous exerçons maintenant une vigilance constante pour tout ce qui concerne les décharges électrostatiques », déclare Lavrovsky. 

L'utilisation d'ESD Resin permet à HAVEN de profiter de la vitesse de l'impression 3D en interne tout en restant conforme aux normes ESD. Quand on leur a donné la chance de bêta-tester ESD Resin, HAVEN a compris qu'il valait mieux abandonner la sous-traitance pour imprimer leur produit en interne. 

Prototyping with ESD safe materials

« Des solutions pour se prémunir des décharges électrostatiques existaient par le passé, mais elles étaient lentes et coûteuses. L'une de nos petites pièces en aluminium coûte aux alentours de 500 $. Nous l'avons imprimée en ESD Resin et nous l'avons reçue le jour suivant pour un dixième du prix, voire moins », déclare Tsao.

Procédé de fabricationCoûtDélai de production
Usinage en aluminium500$Deux semaines
ESD ResinDe 40 à 50 $Un jour

Pouvoir effectuer le prototypage, le test et la fabrication dans le cadre d'un flux de travail unique en utilisant un seul matériau permet au procédé de fabrication de HAVEN d'être plus agile, ce qui est important pour une startup. Cette agilité offre également des opportunités d'évolution. Lavrovsky prévoit de faire évoluer la production, car il peut désormais avoir recours à la chaîne de production d'origine qui utilise une ancienne fixation en aluminium, mais également y ajouter une nouvelle ligne grâce une fixation imprimée en 3D avec ESD Resin. 

« Notre objectif est de perfectionner notre processus de production. Nous voulons réduire les incertitudes au minimum... Il faut prendre toutes les mesures possibles. ESD Resin nous donne la chance de réduire encore davantage le risque », déclare Lavrovsky. 

Lancez-vous dès maintenant avec ESD Resin

ESD Resin est disponible dès maintenant dans notre boutique et auprès de revendeurs, et est compatible avec la Form 3/3B, la Form 3+/3B+ et la Form 3L/3BL. Vous avez des questions sur le nouveau matériau ? Contactez notre équipe commerciale pour voir si ESD Resin convient à votre application.

Vous souhaitez essayer ESD Resin par vous-mêmes ? Demandez notre porte-sonde multimètre imprimé en 3D, antistatique et gratuit, pour votre établi électrique. Testez sa résistivité superficielle pour vérifier qu'il s'agit bien d'un matériau ESD.