ESD-безопасные материалы для 3D-печати и принцип их работы

Материалы для 3D-печати, безопасные с точки зрения электростатического разряда (ESD), специально разработаны как полимеры, способные безопасно рассеивать статическое электричество, защищая чувствительные электронные компоненты и сборки от повреждений, вызванных внезапными статическими разрядами. Эти материалы содержат проводящие добавки, такие как углеродные нанотрубки или углеродные волокна, которые обеспечивают контролируемую электрическую проводимость или рассеяние заряда.

Почему материалы, безопасные для ESD, важны

Накопление статического электричества может повредить деликатные электронные цепи и компоненты во время производства, сборки или обработки. Использование материалов, безопасных для ESD, при 3D-печати приспособлений, оснастки, корпусов и инструментов помогает предотвращать события электростатического разряда, которые могут деградировать или уничтожать чувствительную электронику. Эта защита критична в таких отраслях, как производство электроники, чистые помещения, аэрокосмическая и автомобильная промышленность, где надежность и безопасность имеют первостепенное значение.

Понимание поверхностного сопротивления

Поверхностное сопротивление — ключевое свойство, определяющее характеристики материала, безопасного для ESD. Оно измеряет сопротивление протеканию электрического тока по поверхности материала и выражается в омах на квадрат (Ω/кв.). В отличие от объемного сопротивления, поверхностное сопротивление относится только к проводимости по 2D-слою поверхности. Материалы с высоким поверхностным сопротивлением являются изоляционными, тогда как материалы с низким сопротивлением становятся проводящими.

Для материалов, безопасных для ESD, идеальный диапазон поверхностного сопротивления обычно находится между 10^4 и 10^9 Ω/кв. Этот диапазон позволяет материалу эффективно рассеивать статические заряды, не становясь полностью проводящим. Если поверхностное сопротивление становится слишком низким (ниже примерно 10^4 Ω/кв), материал рискует вести себя как проводник, что может вызвать нежелательный ток и повреждения. Напротив, если сопротивление слишком высоко, статический заряд не будет эффективно рассеиваться.

Области применения материалов для 3D-печати, безопасных для ESD

ESD-безопасные филаменты идеально подходят для:

• Электронных корпусов и кожухов

• Компонентов для хранения и транспортировки печатных плат (PCB)

• Планок, оснастки и инструментов для сборки в производстве электроники

• Деталей, совместимых с чистыми помещениями, где контроль статики имеет решающее значение

• Конструктивных элементов в промышленном и автомобильном секторах, требующих как механической прочности, так и рассеяния статического заряда

ESD-безопасные материалы Polymaker: Fiberon™ PETG-ESD и PA612-ESD

Polymaker предлагает два заметных ESD-безопасных филамента для 3D-печати:

1. Fiberon™ PETG-ESD:

• Основа PETG, насыщенная углеродными нанотрубками для рассеяния электростатического заряда

• Поверхностное сопротивление около 10^4—10^7 Ω/кв., обеспечивающее надежную защиту от ESD

• Подходит для электронных корпусов и оснастки

• Рекомендуемая температура печати: 250–290°C, температура стола 70–80°C

• Более высокие температуры печати снижают поверхностное сопротивление, способствуя рассеянию

1. Fiberon™ PA612-ESD:

• Композитный филамент на основе нейлона (PA612), армированный углеродными нанотрубками и 10% углеродного волокна

• Обеспечивает высокую механическую прочность (прочность на растяжение 84 МПа), точность размеров и термостойкость (HDT до 157°C)

• Поверхностное сопротивление в диапазоне 10^4—10^7 Ω/кв., подходящее для защиты от статического заряда

• Идеально подходит для печатных плат, корпусов, промышленной оснастки и инструментов для чистых помещений

• Печать при 280–300°C, температура стола 40–50°C

• Печать при более высоких температурах (например, 320°C) может дополнительно снизить сопротивление, потенциально делая детали проводящими

Как температура печати влияет на сопротивление

И Fiberon PETG-ESD, и PA612-ESD демонстрируют тенденцию: повышение температуры печати снижает поверхностное сопротивление. Это означает, что детали, напечатанные при более высокой температуре, обладают лучшими свойствами рассеяния ESD. Однако для PA612-ESD печать при чрезмерно высоких температурах (около 320°C) может так снизить сопротивление, что материал будет вести себя скорее как проводник, чем просто как рассеивающий, что может быть нежелательно в зависимости от требований применения.