teknologi pencetakan 3D untuk produk yang aman ESD

Pelepasan elektrostatis adalah fenomena umum di alam . Hal ini dapat dipicu oleh korsleting listrik (korsleting), gangguan dielektrik, atau saat terjadi kontak antara dua benda bermuatan listrik (listrik statis), yang mengakibatkan aliran arus listrik yang tiba-tiba dan pendek. ESD umumnya dihasilkan dalam dua cara. Salah satunya adalah tribocharging, yang terjadi ketika dua bahan digabungkan lalu dipisahkan, sehingga menimbulkan perbedaan potensial listrik . Alasan lain terjadinya peristiwa ESD adalah induksi elektrostatik. Itu terjadi ketika benda bermuatan listrik berada di dekat benda konduktif yang tidak bersentuhan dengan tanah.

Video 1. Risiko pelepasan elektrostatik dalam penerbangan. Sumber:Ilmu Pesawat.

Setiap orang pernah mengalami peristiwa ESD di beberapa titik dalam hidup mereka. Ada banyak contoh ESD dalam kehidupan sehari-hari, termasuk petir, rambut statis yang disebabkan oleh pakaian nilon/wol, sisir plastik atau seluncuran, styrofoam yang menempel di kulit, debu yang terkumpul di layar TV beberapa detik setelah dibersihkan, yang terkenal “ percikan” atau “tendang” saat menyentuh kenop pintu atau orang lain.

Risiko yang terkait dengan ESD

Peristiwa ESD sebagian besar tidak berbahaya, meskipun mengganggu, bagi manusia . Listrik statis juga bisa menjadi fenomena yang sangat berguna. Teknologi berbasis listrik statis digunakan dalam mesin fotokopi, presipitator elektrostatis pada pembersih udara, pengecatan semprot elektrostatis, atau lembaran pengering/bola pengering. Namun, dalam konteks tertentu, ESD bisa sangat berbahaya dan menimbulkan konsekuensi yang mengerikan, terutama di industri manufaktur atau industri berisiko tinggi.

Gambar 1. Konsekuensi serius dari kejadian ESD pada motherboard. Sumber:FAQ Techno.

ESD sangat mengancam elektronik sensitif , khususnya sirkuit terintegrasi dan microchip. Mereka dapat rusak secara permanen (bencana atau kerusakan laten) ketika arus tegangan tinggi melewatinya. Hal ini dapat terjadi dalam tiga cara:

1. HBM (Model Tubuh Manusia) - tubuh manusia mentransfer muatan elektrostatis ke perangkat.

2. MM (Model Mesin)  - objek konduktif bermuatan, seperti alat atau perlengkapan logam, mentransfer elektrostatis biaya.

3. CDM (Charged Device Model) - terjadi saat muatan elektrostatis ditransfer melalui kemasan atau permukaan kerja.

Pelepasan elektrostatis juga sangat berbahaya di lingkungan dengan atmosfer berpotensi ledakan , seperti ruang yang berisi gas, uap bahan bakar, debu batu bara, atau bahkan debu tepung.

pencegahan ESD

pencegahan ESD sangat penting di lantai manufaktur, pusat pengiriman, atau di ruangan dengan atmosfer yang mudah terbakar dan mudah meledak.

Gambar 2. Ruang kerja aman ESD. Sumber:Safety Working TECH.

Ada banyak bahan antistatis, zat dan perangkat yang diuraikan dan diproduksi terutama untuk tujuan melindungi orang dan perangkat dari konsekuensi pelepasan muatan listrik statis. Solusi perlindungan ESD meliputi:

• Bahan kimia.

• Pengardean listrik.

• Pakaian ESD, tali pergelangan tangan antistatik, jig dan perlengkapan ESD.

• Tas antistatis untuk penyimpanan dan pengiriman barang elektronik.

• Bilah ionisasi pada lini produksi.

• Perabot kantor ESD.

• Kamar bersih yang dirancang untuk mencegah masuknya debu, organisme di udara, atau partikel yang menguap, dan mencegah virus, zat berbahaya atau radiasi dari keluar.

• Sistem mesin antistatis yang menggunakan emisi elektron atau foto untuk mengurangi ESD.

Keamanan ESD yang tepat tidak hanya dapat melindungi kerusakan perangkat, tetapi juga mengurangi kerugian finansial terkait kegagalan dan bahkan menyelamatkan nyawa.

Keamanan ESD dalam pencetakan 3D

Metode produksi subtraktif, seperti pencetakan injeksi dan pemesinan CNC, telah ada sejak lama dan sangat bagus untuk produksi perkakas standar dalam skala besar. Namun ketika harus memproduksi sejumlah kecil alat, jig, atau perlengkapan yang sangat disesuaikan, manufaktur aditif adalah opsi terbaik . Desain dan pembuatan cetakan membutuhkan waktu yang sangat lama dan tidak terbayar untuk memproduksi alat dan perlengkapan khusus dalam jumlah kecil. Selain itu, plastik canggih yang digunakan dalam pemesinan CNC sangat mahal dan sering terbuang sia-sia selama proses pemesinan. Menggunakan pencetakan 3D untuk membuat alat, jig, dan perlengkapan khusus khusus di rumah dan sesuai permintaan merupakan langkah maju bagi banyak bisnis karena memiliki banyak keuntungan. Jika bahan yang tepat digunakan, versi cetak 3D dari alat atau perlengkapan tradisional bisa lebih kuat, lebih tahan terhadap korosi, lebih ringan, dan jauh lebih murah dan lebih cepat untuk dibuat sendiri daripada melalui kontraktor eksternal melalui cetakan injeksi atau mesin CNC. Semua ini memberi produsen fleksibilitas yang lebih besar dan kemungkinan untuk menyesuaikan proses kerja berdasarkan kebutuhan perusahaan. Pencetakan 3D membutuhkan waktu lebih sedikit, lebih terjangkau, dan menghilangkan limbah material karena hanya yang diperlukan yang akan dicetak.

Video 2. Kasus sukses - Mercury Systems memulai pencetakan 3D alat dan perlengkapan ESD yang aman. Sumber:Essentium.

Tidak terkecuali keamanan ESD , sejak pencetakan 3D - Disiplin yang cepat beradaptasi - sudah memiliki solusi yang teruji dengan baik dan andal untuk membuat alat, jig, dan perlengkapan antistatis. Bahan aman ESD dalam pencetakan 3D dapat hadir dalam berbagai bentuk. Ada filamen antistatis, pelet, resin, dan bubuk.

Filamen

filamen aman ESD menggunakan berbagai teknologi untuk mencapai sifat antistatis , yang paling umum adalah karbon hitam atau grafit pengisi . Jumlah pengisi karbon dalam polimer menentukan tingkat resistivitas permukaan (diukur dalam Ohm) - penghantar listrik, disipatif atau isolasi. Cara lain untuk membuat bahan antistatis adalah dengan menambahkan pelapis antistatis atau , seperti halnya Essentium , lapisan permukaan nanopolimer konduktif untuk mengurangi risiko penurunan kinerja yang biasa terlihat pada pengisi atau pelapis ESD.

Gambar 3. Wadah hard disk (kiri) dan pengukur konduktivitas 3D dicetak dengan filamen berbasis PET Zortrax-Z ESD V2. Sumber:Zortrax.

Hampir semua polimer yang biasa digunakan dalam pencetakan 3D memiliki opsi aman ESD. Ada plastik standar antistatik (ABS, PLA) dan plastik rekayasa (PA, PET, PCTG), serta plastik antistatis yang dirancang untuk aplikasi tingkat lanjut (PEKK, TPU).

Gambar 4:Penutup elektronik yang aman dicetak dengan ESD PLA dari 3DXTech (kiri) dan ESD ABS dari Nanovia (kanan). Sumber:Filament2Print.

Ada filamen antistatis yang dirancang untuk sektor tertentu, seperti Essentium TPU 58D-AS dari keluarga filamen canggih yang fleksibel.

Gambar 5. Tag dicetak 3D dengan TPU 58D-AS. Sumber:Essentium.

Selain aplikasi di industri kedirgantaraan, filamen ini dapat digunakan untuk mencetak 3D penutup panel tahan abrasi, kotak penyimpanan aman ESD, atau tutup debu aman ESD. Debu dan partikel lainnya cenderung mengakumulasi listrik statis dan memicu kegagalan sistem di banyak pabrik elektronik.

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

Resin dan bubuk

Ada juga opsi non-filamen untuk pencetakan 3D ESD aman objek , seperti resin untuk pencetakan 3D SLA , dan bubuk untuk pencetakan 3D SLS . Mereka semua memiliki sifat yang sangat baik, tergantung pada plastik dan aplikasi yang dimaksudkan - mulai dari industri otomotif dan instrumentasi ilmiah-teknis hingga elektronik konsumen.

Gambar 6. Rumah cetak 3D dengan PA11 ESD oleh Sinterit. Sumber:Sinterit.

Resin dan bubuk yang aman untuk ESD cocok untuk alat, jig, dan perlengkapan antistatis pencetakan 3D untuk produksi, perakitan dan pengujian komponen elektronik, serta untuk produksi komponen untuk digunakan di lingkungan yang mudah meledak. Beberapa bahan yang aman ESD bahkan memiliki sifat penolak debu . Seperti disebutkan sebelumnya, debu dan partikel lainnya cenderung mengakumulasi listrik statis dan meningkatkan risiko kejadian ESD . Karena sebagian besar plastik menarik debu dan kotoran, menggunakan opsi aman ESD jauh lebih aman di lingkungan yang sensitif terhadap ESD.

Gambar 7. Alat dan perlengkapan dicetak dengan resin ESD penolak debu Formlabs. Sumber:Formlabs.

Salah satu bahan tersebut adalah resin ESD Formlabs , yang dapat digunakan untuk alat dan perlengkapan cetak 3D bahkan untuk kondisi manufaktur yang paling berat sekalipun.

Formlab resin IBT Sinterit PA11 ESD bubuk Pinset ESD yang tepat Novus 1 pembersih printer 3D antistatis

aksesori ESD

Keamanan ESD di dunia pencetakan 3D tidak hanya terbatas pada filamen pencetakan, resin, dan bubuk . Ada juga berbagai agen pembersih dan aksesori yang memastikan keamanan ESD selama proses pencetakan atau pemeliharaan printer 3D. Pinset presisi Lawang ESD berguna untuk melepas komponen dari pelat pembuatan, membersihkan bahan dari nosel, melepas penopang atau perawatan printer. Untuk meminimalkan risiko peristiwa ESD yang dapat merusak elektronik printer 3D, sebaiknya gunakan pinset presisi aman ESD.

Gambar 8. Penjepit presisi yang aman untuk ESD Lawang. Sumber:Filament2Print.

Pencegahan lain yang harus dilakukan pada saat pencetakan 3D adalah memastikan permukaan pencetakan bebas debu, partikel dan listrik statis . Salah satu cara untuk memastikannya adalah dengan menggunakan semacam pembersih, misalnya Novus 1 pembersih akrilik untuk tangki resin. Ini membersihkan plastik tanpa menggoresnya dan mencegah kabut, mengusir debu, dan menghilangkan muatan listrik statis. Hal inisangat penting untuk keberhasilan pencetakan SLA karena kotoran di dalam tangki resin dapat membelokkan laser dan menghasilkan cetakan yang gagal.

Gambar 9. Pembersih akrilik Novus 1 untuk tangki resin, menghilangkan debu, kotoran, dan muatan statis. Sumber:Formlabs.

Industri pencetakan 3D memenuhi tugas untuk memenuhi kebutuhan industri yang paling menuntut sekalipun yang membutuhkan alat, bahan, dan teknologi s yang dapat memastikan tidak hanya kinerja yang unggul tetapi juga keserbagunaan penggunaan dan keamanan. Bahan dengan sifat aman ESD dapat ditemukan di pencetakan FDM (filamen dan pelet antistatis), pencetakan SLA (resin ESd), dan SLS (bubuk anti-ESD). Keamanan permukaan pencetakan juga tercakup berkat alat perawatan dan aksesori pembersih printer 3D yang aman untuk ESD.