Teknik Cetak 3D Lanjutan untuk Produk Aman ESD
Dischar statis adalah fenomena umum di alam. Ini dapat disebabkan oleh kait listrik (short circuit), kerusakan dielektrik, atau ketika kontak terjadi antara dua objek yang bermuatan listrik (listrik statis), menghasilkan arus listrik tiba-tiba dan singkat. ESD biasanya dihasilkan dengan dua cara. Salah satunya adalah tribocharging, yang terjadi ketika dua bahan digabungkan lalu dipisahkan, menghasilkan perbedaan potensial listrik. Alasan lain terjadinya peristiwa ESD adalah induksi elektrostatis. Ini terjadi ketika objek yang bermuatan listrik berada di dekat objek konduktif yang tidak menyentuh tanah.
Video 1. Risiko discharged statis di penerbangan. Sumber: Aircraft Science.
Setiap orang pernah mengalami peristiwa ESD pada titik manapun dalam hidup mereka. Ada banyak contoh ESD dalam kehidupan sehari-hari, termasuk petir, listrik statis rambut yang disebabkan oleh pakaian nylon/wol, susut plastik atau gorokan, styrofoam yang menempel pada kulit, debu yang berkumpul pada layar TV detik setelah dibersihkan, "percikan" atau "tendangan" terkenal saat menyentuh genggam pintu atau orang lain.
Risiko terkait ESD
Peristiwa ESD sebagian besar tidak berbahaya, aunque mengganggu, bagi manusia. Listrik statis juga dapat menjadi fenomena yang sangat berguna. Teknologi yang berdasarkan listrik statis digunakan dalam mesin foto, penangkap elektrostatis di pemurni udara, cat sprey elektrostatis, atau lembar pembalut kering/bola kering. Namun, dalam konteks tertentu, ESD dapat sangat berbahaya dan berakibat parah, terutama di industri manufaktur atau risiko tinggi.
Gambar 1. Konsekuensi serius dari peristiwa ESD pada motherboard. Sumber: Techno FAQ.
ESD sangat mengancam elektronika sensitif, terutama sirpadu dan mikrokip. Mereka dapat rusak permanen (kerusakan katastrofik atau laten) ketika arus tegangan tinggi melewati mereka. Ini dapat terjadi dengan tiga cara:
-
HBM (Human Body Model) - tubuh manusia mentransfer muatan elektrostatis ke perangkat.
-
MM (Machine Model) - objek konduktif yang bermuatan, seperti perkakas logam atau pemegang, mentransfer muatan elektrostatis.
-
CDM (Charged Device Model) - terjadi ketika muatan elektrostatis ditransfer melalui kemasan atau permukaan kerja.
Dischar statis juga sangat berbahaya di lingkungan dengan atmosfer potensial meledak, seperti ruang yang mengandung gas, uap bahan bakar, debu batu bara atau bahkan debu tepung.
Pencegahan ESD
Pencegahan ESD adalah prioritas utama di lantai produksi, pusat pengiriman, atau ruang dengan atmosfer mudah meledak dan meledak.
Gambar 2. Ruang kerja aman ESD. Sumber: Safety Working TECH.
Ada banyak bahan anti statis, zat dan perangkat yang dirancang dan diproduksi khusus untuk tujuan melindungi orang dan perangkat dari konsekuensi discharged statis. Solusi perlindungan ESD meliputi:
-
Agen kimia.
-
Pematangan listrik.
-
Pakaian ESD, gelang pergelangan tangan anti statis, jig dan pemegang ESD.
-
Kemasan anti statis untuk penyimpanan dan pengiriman elektronika.
-
Bat ionisir di lini produksi.
-
Furnitur kantor ESD.
-
Ruang bersih yang dirancang untuk mencegah debu, organisme udara atau partikel uap masuk, dan mencegah virus, zat berbahaya atau radiasi keluar.
-
Sistem anti statis mesin menggunakan emisi elektron atau fotoemisi untuk mengurangi ESD.
Keamanan ESD yang tepat tidak hanya dapat melindungi gangguan perangkat, tetapi juga mengurangi kerugian keuangan yang terkait kegagalan dan bahkan menyelamatkan nyawa.
Keamanan ESD dalam cetak 3D
Metode produksi subtraktif, seperti cetak injeksi dan pemesinan CNC, sudah ada sejak lama dan sangat bagus untuk produksi skala besar alat standar. Namun, ketika datang untuk memproduksi jumlah kecil alat, jig, atau pemegang yang sangat kustom, manufaktur aditif adalah opsi terbaik. Desain dan pembuatan cetakan memakan waktu yang sangat lama dan tidak berbayar untuk memproduksi jumlah kecil alat dan pemegang kustom. Selain itu, plastik canggih yang digunakan dalam pemesinan CNC sangat mahal dan sering terbuang selama proses pemesinan. Menggunakan cetak 3D untuk membuat alat spesialistik kustom, jig, dan pemegang secara internal dan sesuai permintaan adalah langkah maju bagi banyak bisnis karena memiliki banyak keuntungan. Jika bahan yang tepat digunakan, versi cetak 3D dari alat atau pemegang tradisional dapat lebih kuat, lebih tahan karat, lebih ringan, dan jauh lebih murah dan lebih cepat untuk dibuat secara internal daripada melalui kontraktor eksternal melalui cetak injeksi atau pemesinan CNC. Semua ini memberikan produsen fleksibilitas yang lebih besar dan kemampuan untuk menyesuaikan proses kerja berdasarkan kebutuhan perusahaan. Cetak 3D memakan waktu lebih sedikit, lebih terjangkau, dan menghilangkan limbah bahan karena hanya apa yang dibutuhkan yang akan dicetak.
Video 2. Kasus sukses - Mercury Systems mulai mencetak 3D alat dan pemegang aman ESD. Sumber: Essentium.
Keamanan ESD tidak berbeda, karena cetak 3D - disiplin yang cepat beradaptasi yang sudah memiliki solusi yang telah diuji dan terpercaya untuk membuat alat, jig, dan pemegang anti statis. Bahan aman ESD dalam cetak 3D dapat datang dalam banyak bentuk. Ada filamen anti statis, pelet, resin, dan bubuk.
Filamen
Filamen aman ESD menggunakan berbagai teknologi untuk mencapai properti anti statis, yang paling umum adalah filler hitam karbon atau grafit . Jumlah filler karbon dalam polimer menentukan tingkat resistensi permukaan (diukur dalam Ohm) - listrik konduktif, disipatif atau isolator. Cara lain untuk membuat bahan anti statis adalah dengan menambahkan lapis anti statis atau, seperti pada kasus Essentium, lapis permukaan nanopolimer konduktif untuk mengurangi risiko degradasi kinerja yang biasanya dilihat dengan filler atau lapisan ESD.
Gambar 3. Kasung hard disk (kiri) dan meter konduktivitas dicetak 3D dengan filamen Zortrax-Z ESD V2 berbasis PET. Sumber: Zortrax.
Hampir semua polimer yang biasa digunakan dalam cetak 3D memiliki opsi aman ESD. Ada plastik standar anti statis (ABS, PLA) dan plastik rekayasa (PA, PET, PCTG), serta plastik anti statis yang dirancang untuk aplikasi canggih (PEKK, TPU).
Gambar 4: Kotak elektronik aman dicetak dengan ESD PLA dari 3DXTech (kiri) dan ESD ABS dari Nanovia (kanan). Sumber: Filament2Print.
Ada filamen anti statis yang dirancang untuk sektor tertentu, seperti Essentium TPU 58D-AS dari keluarga filamen fleksibel canggih.
Gambar 5. Tag dicetak 3D dengan TPU 58D-AS. Sumber: Essentium.
Selain aplikasi di industri penerbangan antariksa, filamen ini dapat digunakan untuk mencetak 3D penutup panel tahan gosong, kotak penyimpanan aman ESD atau tutup debu aman ESD. Debu dan partikel lain cenderung mengakumulasi listrik statis dan menyebabkan kegagalan sistem di banyak pabrik elektronika.
Nanovia ABS ESD
3DXSTAT ESD PLA
Essentium TPU 58D-AS
Zortrax Z-ESD V2
Resin dan bubuk
Ada juga opsi non-filamen untuk cetak 3D aman ESD objek, seperti resin untuk cetak 3D SLA, dan bubuk untuk cetak 3D SLS. Semua memiliki properti yang bagus, tergantung pada plastik dan aplikasi yang dimaksud - mulai dari industri otomotif dan instrumen ilmiah-teknis hingga elektronika konsumen.
Gambar 6. Penutupan dicetak 3D dengan PA11 ESD oleh Sinterit. Sumber: Sinterit.
Resin dan bubuk aman ESD bagus untuk mencetak 3D alat anti statis, jig dan pemegang untuk produksi, pemasangan dan pengujian komponen elektronik, serta untuk produksi komponen untuk digunakan dalam atmosfer meledak. Beberapa bahan aman ESD bahkan memiliki properti menolak debu. Seperti yang disebutkan sebelumnya, debu dan partikel lain cenderung mengakumulasi listrik statis dan meningkatkan risiko peristiwa ESD. Karena sebagian besar plastik menarik debu dan kotoran, menggunakan opsi aman ESD jauh lebih aman di lingkungan sensitif ESD.
Gambar 7. Alat dan pemegang dicetak dengan resin ESD menolak debu Formlabs. Sumber: Formlabs.
Salah satu bahan tersebut adalah resin ESD Formlabs, yang dapat digunakan untuk mencetak 3D alat dan pemegang untuk kondisi produksi paling menuntut.
Resin IBT Formlabs
Bubuk PA11 ESD Sinterit
Pinset ESD presisi
Pembersih printer 3D anti statis Novus 1
Aksesori ESD
Keamanan ESD di dunia cetak 3D tidak hanya terbatas pada filamen, resin, dan bubuk cetak. Ada juga berbagai agen pembersih dan aksesori yang memastikan keamanan ESD selama proses cetak atau pemeliharaan printer 3D. Pinset ESD presisi Lawang berguna ketika datang untuk menghapus bagian dari puket cetak, membersihkan bahan dari nozzle, menghapus dukungan atau pemeliharaan printer. Untuk meminimalkan risiko peristiwa ESD yang dapat merusak elektronika printer 3D, disarankan untuk menggunakan pinset presisi aman ESD.
Gambar 8. Pinset presisi aman ESD Lawang. Sumber: Filament2Print.
Salah satu hati-hati yang harus diambil saat mencetak 3D adalah memastikan permukaan cetak bebas debu, partikel dan listrik statis. Salah satu cara untuk memastikan itu adalah menggunakan pembersih, misalnya pembersih akrilik Novus 1 untuk tangki resin. Ini membersihkan plastik tanpa menggoresnya dan mencegah kabut, menolak debu dan menghilangkan muatan statis. Ini sangat penting untuk cetak SLA yang sukses karena kotoran di tangki resin dapat memancarkan sinar laser dan menghasilkan cetakan gagal.
Gambar 9. Pembersih akrilik Novus 1 untuk tangki resin, menghilangkan debu, kotoran dan muatan statis. Sumber: Formlabs.
Industri cetak 3D siap untuk memenuhi kebutuhan bahkan industri paling menuntut yang memerlukan alat, bahan dan teknologis yang dapat memastikan tidak hanya kinerja unggul tetapi juga serbaguna dan keamanan. Bahan dengan properti aman ESD dapat ditemukan dalam cetak FDM (filamen dan pelet anti statis), cetak SLA (resin ESD), dan SLS (bubuk anti-ESD). Keamanan permukaan cetak juga tercakup berkat alat pemeliharaan printer 3D dan aksesori pembersih aman ESD.
