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Il nuovo materiale elettrostaticamente sicuro consente ai produttori di aumentare la produttività grazie alla stampa 3D

Electronics 3D Printing with ESD Safe Material

Formlabs è lieta di annunciare il lancio dell'ESD Resin, un materiale pensato per i produttori per ridurre i rischi e aumentare la produttività delle linee di produzione di componenti elettronici. L'ESD Resin è una soluzione conveniente per produrre parti in grado di dissipare l'elettricità statica ed è adatta all'uso negli stabilimenti di produzione. 

Continua a leggere questo articolo per scoprire come funziona l'ESD Resin e come HAVEN, azienda che si occupa della qualità dell'aria negli ambienti interni, la utilizza per aumentare la produttività e prevenire eventuali guasti del laser tramite l'utilizzo di dime e fissaggi elettrostaticamente sicuri.

ESD-safe resin
Webinar

Presentazione della ESD Resin

L'ESD Resin consente di stampare in 3D parti in grado di dissipare l'elettricità statica, ed è quindi adatta all'uso negli stabilimenti di produzione.

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Che cos'è la scarica elettrostatica?

La scarica elettrostatica ("electrostatic discharge", ESD, in inglese) avviene se si verifica un improvviso flusso di elettricità tra due oggetti carichi.  L'elettricità statica si accumula quando c'è attrito tra più elementi isolanti. Quando uno di questi componenti entra in contatto con un conduttore, l'elettricità si scarica sul conduttore. Questo fenomeno è molto pericoloso nell'industria elettronica, nella quale le parti sensibili alle scariche elettrostatiche, come i circuiti stampati, si possono danneggiare in seguito a scariche statiche non controllate. Una cosa piccola come l'attrito generato da una dima che tocca un alloggiamento può causare un accumulo di elettroni e provocare una scarica elettrostatica, portando al cortocircuito dei componenti elettrici e dando come risultato un prodotto non funzionante. La mancanza di controllo sui processi che coinvolgono parti sensibili alle scariche elettrostatiche può diminuire la resa complessiva della produzione.

Che cosa sono i materiali ESD?

I materiali ESD sono in grado di disperdere l'elettricità statica per proteggere i componenti potenzialmente sensibili alle scariche elettrostatiche, come quelli elettronici. Anche se i materiali ESD non sono dei veri e propri "conduttori", gli elettroni sono in grado di passare attraverso le loro superfici per disperdere le scosse statiche, se si verificano.

Con la messa a terra, i materiali ESD permettono alle cariche elettriche di fluire innocuamente sulla loro superficie fino a un punto messo a terra. Un ulteriore vantaggio è che i materiali ESD sono antistatici quando sono messi a terra, perciò le particelle piccole come polvere, pulviscolo e polistirolo non vi si attaccano. In molti impianti di produzione di componenti elettronici, queste particelle provocano degli accumuli e possono causare guasti a sistemi elettrici e meccanici delicati. I materiali ESD per le attrezzature e le procedure di assemblaggio riducono al minimo il rischio di guasti sia in caso di sovraccarico di carica elettrica che di accumulo di elettricità statica. I produttori in passato si sono affidati a metalli lavorati per questi materiali, ma ora esistono soluzioni di stampa 3D. 

ESD Resin per la stampa 3D delle parti nella produzione di componenti elettronici

La stampa 3D è un'alternativa più economica e veloce alla lavorazione meccanica in molte applicazioni, ma in passato esistevano poche opzioni per stampare in 3D materiali ESD di alta qualità. Sono parte di un sistema costoso, fuori dalla portata di molti produttori di piccole e medie dimensioni, oppure vengono stampati con macchine di bassa qualità, e risultano quindi inaffidabili negli ambienti industriali. 

Grazie all'ESD Resin, le stampanti SLA di Formlabs offrono ora una soluzione essenziale per applicazioni e workflow specifici in un'ampia gamma di settori. La maggior parte dei prodotti fabbricati contiene componenti elettronici e quindi necessita di materiali elettrostaticamente sicuri per la loro manipolazione. 

ESD Safe 3D Printing Resin

Quando si realizzano prototipi di parti per la produzione, i test e la convalida prevedono il funzionamento simultaneo di tutti i componenti, e i componenti elettronici devono operare correttamente. Esternalizzare la lavorazione meccanica è un'operazione costosa che richiede tempi lunghi, e questo impedisce ai produttori di far uscire i propri prodotti dalla fase di prototipazione. Vista la robustezza dell'ESD Resin, superiore a quella di molti altri materiali stampati in 3D elettrostaticamente sicuri, gli ingegneri possono realizzare i prototipi senza il rischio di guasti meccanici o elettrici. 

ESD Safe 3D Printing Material

In una linea di produzione che include componenti elettrici, sono necessari materiali elettrostaticamente sicuri per tutti i punti di contatto, pertanto dime e fissaggi sono generalmente realizzati con metalli, che sono conduttori per natura. Ora, però, i produttori possono stampare dime e fissaggi con l'ESD Resin per deviare in modo sicuro l'elettricità statica dalle parti elettriche più sensibili. Il modulo elevato e la robustezza dell'ESD Resin rendono quest'ultima ideale per gli ambienti produttivi nei quali sono fondamentali stabilità e resistenza.

ESD Resin Formlabs

Dopo l'assemblaggio, i componenti elettrici devono essere conservati in modo sicuro durante le diverse fasi del processo, o prima di lasciare lo stabilimento di produzione. I vassoi di mantenimento sono grandi e spesso presentano geometrie personalizzate, quindi sono costosi da lavorare meccanicamente. Con l'ESD Resin, i vassoi e gli involucri possono essere prodotti rapidamente per adattarsi alle specifiche dei prodotti e contenerli in modo sicuro, evitando che l'elettricità statica della stanza o il contatto degli operatori provochino il cortocircuito della parte. 

Electrostatic Discharge Safe Material 3D Printed Part
ESD Safe 3D Printing Resin Sample Part
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Come HAVEN, produttore di componenti elettronici, ha ridotto fino al 90% il costo e il tempo di realizzazione delle parti a prova di scariche elettrostatiche

Grazie alla nuova ESD Resin di Formlabs, i produttori di qualsiasi dimensione possono aumentare l'efficienza operativa delle loro linee di produzione di componenti elettronici con una soluzione conveniente per creare attrezzature produttive su misura elettrostaticamente sicure. 

HAVEN, azienda con sede a Vancouver che si occupa di qualità dell'aria negli ambienti interni, ha immediatamente riconosciuto i vantaggi di disporre di un materiale ESD sulle stesse stampanti SLA convenienti e di alta qualità su cui già faceva affidamento per la prototipazione e il design.

"Tutti riconoscono l'utilità della stampa 3D per il design dei prodotti e la prototipazione rapida. Ora stiamo iniziando a riconoscerne il valore nella produzione, sviluppando la linea che costruisce il prodotto"

- Vlad Lavrovsky, CTO di HAVEN

HAVEN realizza una gamma di prodotti per la qualità dell'aria negli ambienti interni. La linea di prodotti HAVEN è costituita da un rilevatore della qualità dell'aria e da un controller che fornisce una soluzione completa e a circuito chiuso per garantire la qualità dell'aria negli ambienti interni. Con le stampanti Form 3 e Form 3L, gli ingegneri di HAVEN hanno realizzato i prototipi dei componenti HAVEN per anni, ma hanno dovuto esternalizzare la lavorazione del metallo per i componenti delle attrezzature ESD.  

ESD compliant tooling components

"In virtù dei requisiti ESD, in passato utilizzavamo prima le stampanti per realizzare i prototipi e poi le macchine a controllo numerico. Se non avevamo vincoli ESD, stampavamo direttamente e riuscivamo a ottenere le parti in due giorni invece che in due settimane", ha affermato Phil Tsao, ingegnere capo di HAVEN. 

L'igiene ESD è particolarmente importante per la linea di produzione di HAVEN: anche una minima scarica elettrostatica potrebbe bruciare il componente laser integrato. HAVEN lo ha scoperto nel peggiore dei modi diversi anni fa, quando parecchi dei primi dispositivi presentavano guasti latenti o prematuri. Il team è riuscito a risalire alla causa del guasto nella postazione di saldatura, dove le scariche elettrostatiche di pochi volt stavano danneggiando il laser. Da quel momento in avanti, il protocollo ESD è stato al centro delle loro operazioni.

"La situazione richiedeva il coinvolgimento di tutti, senza strumenti, e la ricerca della causa principale. Siamo stati obbligati ad avere continuamente degli standard di accuratezza più elevati. Ha imposto una vigilanza eterna nei confronti di tutto ciò che coinvolge l'ESD", ha detto Lavrovsky. 

L'uso dell'ESD Resin permette a HAVEN di sfruttare la velocità della stampa 3D in-house senza sacrificare la conformità ESD. Quando a HAVEN è stata data la possibilità di testare l'ESD Resin, l'azienda ha intuito l'opportunità di sostituire il workflow esternalizzato per la lavorazione del metallo con una soluzione interna stampabile in 3D. 

Prototyping with ESD safe materials

"In passato esistevano sicuramente delle soluzioni per occuparsi delle scariche elettrostatiche, ma erano lente e costose. Una delle nostre piccole parti in alluminio costa circa 500 $. L'abbiamo stampata con l'ESD Resin e il giorno successivo era pronta per un decimo del costo, se non addirittura meno", ha detto Tsao.

ProcessoCostoTempo di realizzazione
Lavorazione meccanica dell'alluminio500$Due settimane
ESD Resin40 $-50 $Un giorno

Essere in grado di realizzare prototipi, testare e produrre in un unico workflow con un solo materiale consente a HAVEN di essere più agile, un fattore importante per una startup di hardware. Questa agilità offre anche opportunità di scalabilità. Lavrovsky prevede di incrementare la produttività ora che può utilizzare la linea di produzione originale, con il fissaggio in alluminio, e al contempo aggiungere una nuova linea, con il fissaggio stampato in 3D con l'ESD Resin. 

"Il nostro obiettivo è perfezionare il workflow di produzione. Vogliamo che ci sia pochissima incertezza... Adottando tutte le misure possibili. L'ESD Resin ci dà la possibilità di ridurre maggiormente i rischi", ha affermato Lavrovski. 

Inizia subito a utilizzare l'ESD Resin

L'ESD Resin è ora disponibile nel nostro negozio e presso i rivenditori, per l'uso su Form 3/3B, Form 3+/3B+ e Form 3L/3BL. Hai delle domande sul nuovo materiale? Contatta il nostro reparto vendite per valutare l'ESD Resin per la tua applicazione.

Vuoi testare personalmente l'ESD Resin? Richiedi il nostro supporto per sonde da multimetro stampato in 3D, gratuito ed elettrostaticamente sicuro, per il tuo banco di lavorazione dei componenti elettrici. Verificane la resistività superficiale per confermare la sua protezione dalle scariche elettrostatiche.