Elektrostatische Entladung (ESD) ist ein alltägliches Phänomen, das wir alle schon einmal erlebt haben. Beispielsweise als wir das erste Mal mit den Füßen über einen Teppich gerieben haben, um ein ahnungsloses Geschwisterchen mit statischer Elektrizität zu schocken. Und auch wenn es ein harmloser Streich ist, um das Geschwisterchen zu ärgern, kann es empfindliche elektronische Geräte unwiderruflich schädigen.
ESD kann Leiterplatten und Elektronik beschädigen, was zu kostspieligen Rückrufaktionen führt. Es gibt viele bewährte Methoden zur Herstellung von ESD-sicheren Komponenten, wie Spritzguss und CNC-Fräsen. Das Spritzgießen ist jedoch nur bei hohen Stückzahlen und in der Massenproduktion wirtschaftlich sinnvoll. Die CNC-Bearbeitung von Bauteilen kann mit hohen Kosten und langen Vorlaufzeiten verbunden sein. Der 3D-Druck eignet sich eher für kundenspezifische Teile und die Produktion von Kleinserien.
Hier sind einige Beispiele, bei denen ESD-sicherer 3D-Druck wahrscheinlich die beste Option ist:
Der gemeinsame Nenner ist hier die kundenspezifische Produktion, die Produktion von Kleinserien oder Einzelstücken sowie die Anforderung der ESD-Sicherheit
Das Drucken von ESD-sicheren Komponenten mit Hilfe der additiven Fertigung kann erhebliche Vorteile für Ihren Produktionslebenszyklus haben, die sich auf Ihr gesamtes Unternehmen auswirken.
Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden wie Spritzguss und CNC-Fräsen lassen sich mit dem 3D-Druck von ESD-Teilen Materialabfälle und Arbeitskosten erheblich reduzieren. Dies ist ideal für Kleinserien oder kundenspezifische Prototypen, Werkzeuge und Produktionsteile, ohne dass kostspielige Formen oder Bearbeitungsvorrichtungen erforderlich sind.
3D-gedruckte ESD-sichere Produktionshilfsmittel und Teile können innerhalb von Stunden oder Tagen fertiggestellt werden, im Vergleich zu Wochen für maschinell gefertigte Teile. Mit einfachen Designänderungen können Sie Designs schnell verfeinern und optimieren. Das bedeutet nicht nur, dass Sie Ihr Produktionshilfsmittel schneller in Betrieb nehmen können, sondern auch, dass Sie das Design noch weiter optimieren können (da jede Iteration viel schneller geht). Das bedeutet, dass Sie ein Produktionshilfsmittel erhalten, das ergonomischer und effizienter ist oder einfach nur ein gutes Design hat.
In diesem Sinne können mit der additiven Fertigung starke, haltbare Teile hergestellt werden, die gleichzeitig auch leicht sind. Dies wird sowohl durch die Verwendung leichterer Materialien als auch durch die Möglichkeit erreicht, Teile mit internen Gitterstrukturen und Füllmustern herzustellen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich sind.
Mehrere Komponenten können auch zu einem einzigen, optimierten Teil kombiniert werden, was die Montagezeit und die Fehlerquellen reduziert.
Der 3D-Druck eignet sich hervorragend für das Onshoring und für die Verwaltung digitaler Bestände auf Abruf. Onshoring verkürzt die Vorlaufzeiten und ist wichtig, um politische und wirtschaftliche Turbulenzen abzufedern. Wenn Sie die Teile im eigenen Haus herstellen können, sind Sie nicht auf externe Zulieferer angewiesen. Dies ist auch dann von Vorteil, wenn Sie das geistige Eigentum Ihres Unternehmens gut schützen wollen.
Ein digitales Inventar ist ideal, um die Lagerkosten für Ersatzteile zu minimieren. Druck auf Abruf ist auch von Natur aus nachhaltiger, da man nur das herstellt, was man benötigt.
Bei Stratasys gibt es zwei Technologien, die ESD-sichere Materialien unterstützen:
Jede dieser Methoden bietet einzigartige Vorteile bei der Herstellung statisch ableitfähiger Teile, je nach den spezifischen Anwendungsanforderungen.
FDM ist ein extrusionsbasiertes 3D-Druckverfahren, bei dem thermoplastische Filamente verwendet werden. Diese Filamente können mit Material infundiert werden, um sie leitfähig oder ableitfähig zu machen, um sie in ein ESD-sicheres Filament umzuwandeln. FDM kann für große, langlebige ESD-sichere Teile wie Produktionshilfen, Vorrichtungen und Elektronikgehäuse verwendet werden.
Vorteile der Verwendung von FDM-3D-Druck für ESD-Anwendungen:
Dieses harzbasierte Verfahren härtet Schichten aus flüssigem Photopolymer mit digitaler Lichtprojektion aus, was zu hochpräzisen, isotropen Teilen mit glatter Oberfläche führt. DLP ist ideal für kleine, komplizierte Elektronikgehäuse, Steckverbinder und hochpräzise Komponenten, bei denen es auf Präzision ankommt. Die Teile sind kaum von Spritzgussteilen zu unterscheiden.
Vorteile der Verwendung von DLP-3D-Druck für ESD-Anwendungen:
Die Wahl des richtigen Materials kann Ihnen auf lange Sicht viel Zeit und Kopfzerbrechen ersparen. Die wichtigste Überlegung ist natürlich, die Materialspezifikationen mit Ihren Anwendungsanforderungen abzustimmen. Zuvor sollten Sie jedoch einen Schritt zurücktreten und die 3D-Drucktechnologie auswählen, die Ihren Anforderungen am besten entspricht.
Die folgende Tabelle ist ein Vergleich der industriellen FDM- und DLP-Drucktechnologien auf sehr hohem Niveau. Für spezielle Spezifikationen oder Details besuchen Sie bitte unsere Website oder kontaktieren Sie einen unserer Experten.
Bei Stratasys gibt es vier Materialien, die für ESD-empfindliche Anwendungen geeignet sind: drei FDM-Materialien und eines für DLP-Drucker. Die folgende Vergleichstabelle fasst die Hauptmerkmale jedes dieser Materialien zusammen. Für weitere Informationen wenden Sie sich an Ihren Stratasys-Vertreter vor Ort bitte.
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Parameter |
Antero® 840CN03 | |||
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ESD Bereich [Ω/sq] |
106 – 108 |
104 – 109 |
104 – 109 |
104 –109 |
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Kleinstes Merkmal [µm] |
90 (XY) 100 (Z) |
127 (Z) |
127 (Z) |
127 (Z) |
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Bruchdehnung [%] |
2 |
12 (XZ) 1.9 (ZX) |
3.4 (XZ) 1.59 (ZX) |
5.2 (XZ) 2.7 (ZX) |
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Streckgrenze [MPa] |
45-50 |
93.9 (XZ) 53.1 (ZX) |
35.4 (XZ) Kein Ertrag (ZX) |
49.4 (XZ) 37.9 (ZX) |
|
Elastizitätsmodul [GPa] |
2.8-3 |
2.94 (XZ) 2.88 (ZX) |
2.69 (XZ) 2.28 (ZX) |
1.96 (XZ) 1.81 (ZX) |
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HDT |
>200 °C |
~ 155 °C |
~ 100 °C |
~ 145 °C |
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Kosten |
Unter |
Höher |
Unter |
Unter |
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Andere |
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Geringe Ausgasung, chemisch beständig |
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ESD-Materialien werden hauptsächlich in der Elektronikfertigung verwendet, einschließlich Elektronikgehäusen und -kapseln. Jeder Markt, in dem elektronische Komponenten verwendet werden - und das sind heutzutage fast alle - benötigt ESD-Schutz: von der Luft- und Raumfahrt und der Verteidigung bis hin zur Automobil-, Transport- und Unterhaltungselektronik.
Die Entscheidung für den 3D-Druck mit Stratasys ESD-Materialien gegenüber der herkömmlichen Fertigung bietet mehrere Vorteile:
Die ESD-Lebensdauer entspricht der Lebensdauer des Teils, vorausgesetzt, es gibt keine signifikanten physikalischen oder chemischen Schäden an dem Teil.
Das Spritzgießen ist mit sehr hohen Vorlaufkosten für den Formenbau verbunden. Deshalb eignet es sich hervorragend für die Massenproduktion - je höher die Stückzahl, desto niedriger die Kosten pro Teil, da die Vorlaufkosten auf mehr Teile verteilt werden können. Der 3D-Druck von ESD-Teilen hingegen kostet für das erste Teil genauso viel wie für das tausendste. Dies ist ideal für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen oder für kundenspezifische Prototypen, Werkzeuge und Produktionsteile
Je nach Geometrie und Größe Ihres Teils ist der 3D-Druck in der Regel bei Chargen von bis zu 5.000 Teilen kostengünstiger. Wenn Sie ein bestimmtes Teil im Sinn haben, können unsere Experten den Tipping Point für Sie berechnen.
Talk to An Expert
Die Siemens AG nutzte den ESD-3D-Druck für Robotergreifer, die in ihrer Prozessautomatisierungsanlage eng mit empfindlicher Elektronik interagieren.
Für Liberty Electronics war der ESD-3D-Druck die optimale Lösung für die Herstellung einer Vorrichtung zur Befestigung eines Keramikkondensators und eines Temperatursensors während eines Hochtemperatur-Härtungszyklus eines Strukturepoxids.
Lockheed Martin verwendete ESD-3D-Materialien zur Herstellung von Teilen, die den strengsten Anforderungen für die Raumfahrt standhalten. In ihren Worten: Der 3D-Druck schafft das Dreigestirn aus technischer Leistung, Kosten und Geschwindigkeit. In der traditionellen Fertigung galt schon immer das Sprichwort: "Nimm zwei beliebige".
Erfahren Sie mehr über die ESD-sicheren 3D-Druckmaterialien von Stratasys oder kontaktieren Sie uns, um die beste Lösung für Sie zu finden.
