Matériaux d'impression 3D antistatiques (ESD) et leur fonctionnement

Les matériaux d'impression 3D anti-décharge électrostatique (ESD) sont des polymères spécialement conçus pour dissiper en toute sécurité l'électricité statique, protégeant ainsi les composants et assemblages électroniques sensibles des dommages causés par des décharges statiques soudaines. Ces matériaux intègrent des additifs conducteurs comme des nanotubes de carbone ou des fibres de carbone, qui fournissent une conductivité électrique contrôlée ou une dissipation électrostatique.

Pourquoi les matériaux ESD sont importants

L'accumulation d'électricité statique peut endommager des circuits et composants électroniques délicats lors de la fabrication, de l'assemblage ou de la manipulation. Utiliser des matériaux ESD pour l'impression 3D de gabarits, fixations, boîtiers et outils aide à prévenir les événements de décharge électrostatique qui peuvent dégrader ou détruire des composants sensibles. Cette protection est cruciale dans des secteurs comme la fabrication électronique, les salles blanches, l'aérospatiale et l'automobile où la fiabilité et la sécurité sont primordiales.

Comprendre la résistivité de surface

La résistivité de surface est une propriété clé définissant la performance d'un matériau ESD. Elle mesure la résistance au courant électrique circulant le long de la surface d'un matériau et s'exprime en ohms par carré (Ω/sq). Contrairement à la résistivité volumique, la résistivité de surface ne concerne que la conductivité à travers la couche superficielle 2D. Les matériaux avec une résistivité de surface élevée sont isolants, tandis que ceux avec une résistivité faible deviennent conducteurs.

Pour les matériaux ESD, une plage idéale de résistivité de surface se situe généralement entre 10^4 et 10^9 Ω/sq. Cette plage permet au matériau de dissiper efficacement les charges statiques sans devenir totalement conducteur. Si la résistivité de surface devient trop basse (en dessous d'environ 10^4 Ω/sq), le matériau risque de se comporter comme un conducteur, ce qui peut provoquer des flux de courant indésirables et des dommages. À l'inverse, si la résistivité est trop élevée, la charge statique ne se dissipera pas efficacement.

Applications des matériaux d'impression 3D ESD

Les filaments ESD sont idéaux pour :

• Boîtiers et enveloppes électroniques

• Composants de stockage et de transport de cartes de circuits imprimés (PCB)

• Gabarits, fixations et outils d'assemblage dans la fabrication électronique

• Pièces compatibles salle blanche où le contrôle de l'électricité statique est essentiel

• Composants structurels dans les secteurs industriel et automobile nécessitant à la fois résistance mécanique et dissipation statique

Matériaux ESD de Polymaker : Fiberon™ PETG-ESD et PA612-ESD

Polymaker propose deux filaments d'impression 3D ESD notables :

1. Fiberon™ PETG-ESD :

• Base PETG infusée de nanotubes de carbone pour la dissipation électrostatique

• Résistivité de surface autour de 10^4 à 10^7 Ω/sq, offrant une protection ESD fiable

• Convient pour boîtiers électroniques et fixations

• Température d'impression recommandée : 250 à 290 °C avec plateau à 70 à 80 °C

• Des températures d'impression plus élevées réduisent la résistivité de surface, favorisant la dissipation

1. Fiberon™ PA612-ESD :

• Filament composite en nylon (PA612) renforcé de nanotubes de carbone et de 10 % de fibres de carbone

• Offre une haute résistance mécanique (résistance à la traction de 84 MPa), une précision dimensionnelle et une résistance à la chaleur (HDT jusqu'à 157 °C)

• Résistivité de surface comprise entre 10^4 et 10^7 Ω/sq, adaptée à la protection contre les décharges statiques

• Idéal pour les PCB, les boîtiers, les gabarits et fixations industriels, et les outils de salle blanche

• S'imprime à 280 à 300 °C avec plateau à 40 à 50 °C

• L'impression à des températures plus élevées (par ex. 320 °C) peut réduire encore la résistivité, rendant potentiellement les pièces conductrices

Comment la température d'impression affecte la résistivité

Tant le Fiberon PETG-ESD que le PA612-ESD présentent une tendance où l'augmentation de la température d'impression diminue la résistivité de surface. Cela signifie que les pièces imprimées à plus haute température possèdent de meilleures propriétés de dissipation ESD. Cependant, pour le PA612-ESD, l'impression à des températures excessivement élevées (environ 320 °C) peut réduire la résistivité au point où le matériau se comporte davantage comme un conducteur plutôt que simplement dissipatif, ce qui peut ne pas être souhaitable selon les besoins de l'application.