ESD 안전 제품을 위한 3D 인쇄 기술

정전기 방전 자연계에서 흔히 볼 수 있는 현상 . 전기 단락(단락), 절연 파괴 또는 두 개의 전하를 띤 물체(정전기) 사이에 접촉이 발생하여 갑작스럽고 짧은 전류 흐름으로 인해 유발될 수 있습니다. ESD는 일반적으로 두 가지 방식으로 생성됩니다. 그 중 하나는 두 물질이 결합되었다가 분리될 때 발생하는 마찰 대전으로 전위차가 발생합니다. . ESD 이벤트가 발생하는 다른 이유는 정전기 유도입니다. 전하를 띤 물체가 지면과 접촉하지 않은 전도성 물체 근처에 있을 때 발생합니다.

동영상 1. 항공에서의 정전기 방전 위험. 출처:항공기 과학.

누구나 일생의 어느 시점에서 ESD 이벤트를 경험했습니다. 번개, 나일론/모직 옷으로 인한 정전기, 플라스틱 빗이나 미끄럼틀, 피부에 달라붙는 스티로폼, 청소하고 몇 초 만에 TV 화면에 쌓이는 먼지, 유명한 " 문 손잡이나 다른 사람을 만질 때 스파크" 또는 "킥".

ESD와 관련된 위험

ESD 이벤트는 성가시기는 하지만 대부분 무해합니다. . 정전기도 매우 유용한 현상이 될 수 있습니다. 정전기를 기반으로 한 기술은 복사기, 공기청정기의 전기 집진기, 정전기 분무 도장 또는 드라이어 시트/드라이어 볼에 사용됩니다. 그러나 특정 상황에서 ESD는 매우 위험할 수 있으며 특히 제조 또는 고위험 산업에서 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

그림 1. 마더보드에서 ESD 이벤트의 심각한 결과. 출처:테크노 FAQ.

ESD는 민감한 전자 제품에 매우 위협적입니다. , 특히 집적 회로 및 마이크로칩 고전압 전류가 통과하면 영구적으로 손상될 수 있습니다(치명적 또는 잠재적 손상). 이는 세 가지 방식으로 발생할 수 있습니다.

1. HBM(Human Body Model) - 인체는 정전기 전하를 장치로 전송합니다.

2. MM(기계 모델) - 금속 도구 또는 고정 장치와 같은 대전된 전도성 물체는 정전기를 전달합니다. 청구합니다.

3. CDM(Charged Device Model) - 정전기 전하가 포장 또는 작업 표면을 통해 전달될 때 발생합니다.

정전기 방전도 매우 폭발 가능성이 있는 환경에서는 위험 , 예를 들어 가스, 연료 증기, 석탄 먼지 또는 밀가루 먼지가 있는 공간.

ESD 예방

ESD 예방 제조 현장, 배송 센터 또는 가연성 및 폭발성 대기가 있는 공간에서 가장 중요합니다.

그림 2. ESD 안전 작업 공간. 출처:Safety Working TECH.

많은 정전기 방지 재료가 있습니다. 정전기 방전의 결과로부터 사람과 장치를 보호할 목적으로 특별히 정교하고 제조된 물질 및 장치. ESD 보호 솔루션에는 다음이 포함됩니다.

• 화학 작용제.

• 전기 접지.

• ESD 의류, 정전기 방지 손목 끈, ESD 지그 및 고정 장치

• 전자제품 보관 및 배송을 위한 정전기 방지 백.

• 생산 라인의 이온화 막대

• ESD 사무용 가구

• 먼지, 공기 중 유기체 또는 기화 입자가 내부로 유입되는 것을 방지하고 바이러스, 유해 물질을 방지하도록 설계된 클린룸 또는 방사능이 방출됩니다.

• ESD 감소를 위해 전자 또는 광전자 방출을 사용하는 기계의 정전기 방지 시스템

적절한 ESD 보안은 장치 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 오류와 관련된 재정적 손실을 줄이고 생명을 구할 수도 있습니다.

3D 프린팅의 ESD 안전

사출 성형 및 CNC 가공과 같은 절삭 생산 방식은 오랫동안 사용되어 왔으며 표준화된 공구의 대규모 생산에 적합합니다. 그러나 고도의 맞춤형 도구, 지그 또는 고정 장치를 소량 생산하는 경우 적층 제조가 최선의 선택입니다 . 금형의 설계 및 제작은 매우 오랜 시간이 걸리며 소량의 맞춤형 도구 및 고정구를 생산하는 데는 효과가 없습니다. 또한 CNC 가공에 사용되는 고급 플라스틱은 매우 비싸고 가공 과정에서 종종 폐기됩니다. 3D 프린팅을 사용하여 사내 및 주문형 맞춤형 전문 도구, 지그 및 고정구를 만드는 것은 많은 이점이 있기 때문에 많은 기업에게 한 걸음 더 나아가는 것입니다. 적절한 재료를 사용하는 경우 기존 도구 또는 고정 장치의 3D 인쇄 버전은 사출 성형이나 CNC 가공을 통해 외부 계약자를 통하는 것보다 사내에서 제작하는 것이 더 강하고 부식에 강하며 더 저렴하고 빠를 수 있습니다. 이 모든 것이 제조업체에게 더 큰 유연성과 맞춤화 가능성을 부여합니다. 회사의 필요에 따른 작업 프로세스 3D 프린팅은 시간이 덜 걸리고 더 저렴하며 필요한 부분만 프린팅하기 때문에 재료 낭비가 없습니다.

동영상 2. 성공 사례 - Mercury Systems는 3D 인쇄 ESD 안전 도구 및 설비를 시작합니다. 출처:에센티움.

ESD 안전도 예외는 아닙니다 , 3D 프린팅 이후 - 빠르게 적응하는 분야 - 이미 정전기 방지 도구, 지그 및 고정 장치를 만들기 위한 잘 테스트되고 신뢰할 수 있는 솔루션이 있습니다. 3D 프린팅의 ESD 안전 재료는 다양한 형태로 제공될 수 있습니다. 정전기 방지 필라멘트, 펠릿, 수지 및 분말이 있습니다.

필라멘트

ESD 안전 필라멘트 다양한 기술을 사용하여 정전기 방지 특성 달성 , 가장 일반적인 것은 카본 블랙 또는 흑연입니다 필러 . 폴리머에 있는 탄소 필러의 양은 표면 저항 수준(옴 단위로 측정)을 결정합니다(전기 전도성, 소산성 또는 절연성). 재료를 정전기 방지로 만드는 또 다른 방법은 정전기 방지 코팅 또는 , Essentium의 경우와 마찬가지로 , ESD 필러 또는 코팅에서 흔히 볼 수 있는 성능 저하의 위험을 줄이기 위한 전도성 나노폴리머의 표면층입니다.

이미지 3. Zortrax-Z ESD V2 PET 기반 필라멘트로 3D 프린팅된 하드 디스크 하우징(왼쪽)과 전도도 측정기. 출처:Zortrax.

3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 거의 모든 폴리머에는 ESD 안전 옵션이 있습니다. 정전기 방지 표준 플라스틱(ABS, PLA) 및 엔지니어링 플라스틱(PA, PET, PCTG), 고급 응용 분야용으로 설계된 정전기 방지 플라스틱(PEKK, TPU)이 있습니다.

이미지 4:3DXTech의 ESD PLA(왼쪽) 및 Nanovia의 ESD ABS(오른쪽)로 인쇄된 안전한 전자 인클로저. 출처:Filament2Print.

Essentium TPU 58D-AS와 같은 특정 분야용으로 설계된 정전기 방지 필라멘트가 있습니다. 유연한 고급 필라멘트 제품군에서.

그림 5. TPU 58D-AS로 3D 프린팅한 태그. 출처:에센티움.

항공우주 산업 분야는 제외하고 이 필라멘트는 마모 방지 패널 커버, ESD 안전 보관 상자 또는 ESD 안전 먼지 캡을 3D 프린트하는 데 사용할 수 있습니다. 먼지 및 기타 입자는 정전기를 축적하는 경향이 있으며 많은 전자 제품 공장에서 시스템 오류를 유발합니다.

나노비아 ABS ESD 3DXSTAT ESD PLA 에센티움 TPU 58D-AS Zortrax Z-ESD V2

수지 및 분말

3D 프린팅을 위한 비필라멘트 옵션도 있습니다 ESD 안전 개체 , 수지 SLA 3D 인쇄용 , 및 파우더 SLS 3D 인쇄용 . 자동차 산업 및 과학 기술 기기에서 소비자 전자 제품에 이르기까지 플라스틱 및 의도된 응용 분야에 따라 모두 우수한 특성을 가지고 있습니다.

그림 6. Sinterit의 PA11 ESD로 3D 프린팅 하우징. 출처:Sinterit.

ESD에 안전한 레진 및 분말은 정전기 방지 도구, 지그 및 고정 장치를 3D 프린팅하는 데 적합합니다. 전자 부품의 생산, 조립 및 테스트는 물론 폭발성 환경에서 사용되는 부품 생산. 일부 ESD 안전 재료에는 먼지 방지 속성 . 앞에서 언급한 바와 같이 먼지 및 기타 입자는 정전기를 축적하고 ESD 이벤트의 위험을 증가시키는 경향이 있습니다 . 대부분의 플라스틱은 먼지와 때를 끌어당기므로 ESD 안전 옵션을 사용하는 것이 ESD에 민감한 환경에서 훨씬 더 안전합니다.

그림 7. Formlabs 방진 ESD 수지로 인쇄된 도구 및 설비. 출처:Formlabs.

이러한 재료 중 하나는 Formlabs ESD 수지입니다. 가장 까다로운 제조 조건에서도 3D 인쇄 도구 및 고정 장치에 사용할 수 있습니다.

Formlabs IBT 수지 Sinterit PA11 ESD 파우더 정밀 ESD 핀셋 Novus 1 정전기 방지 3D 프린터 클리너

ESD 액세서리

3D 인쇄 세계의 ESD 안전은 인쇄 필라멘트, 수지 및 분말에만 국한되지 않습니다 . 또한 다양한 ESD 안전을 보장하는 세정제 및 액세서리 프린팅 프로세스 또는 3D 프린터 유지보수 중 Lawang ESD 정밀 핀셋은 빌드 플레이트에서 부품을 제거하고, 노즐에서 재료를 청소하고, 지지대를 제거하거나 프린터 유지 관리를 할 때 유용합니다. 3D 프린터의 전자 장치를 손상시킬 수 있는 ESD 이벤트의 위험을 최소화하려면 ESD 안전 정밀 핀셋을 사용하는 것이 좋습니다.

그림 8. Lawang ESD 안전 정밀 핀셋. 출처:Filament2Print.

3D 프린팅 시 취해야 할 또 다른 주의 사항은 프린팅 표면이 먼지가 없고 입자 및 정전기 . 이를 확인하는 한 가지 방법은 일종의 클리너(예:Novus 1 )를 사용하는 것입니다. 수지 탱크 용 아크릴 클리너. 플라스틱을 긁지 않고 청소하며 김서림을 방지하고 먼지를 밀어내고 정전기를 제거합니다. 성공적인 SLA 인쇄를 위해서는 매우 중요 레진 탱크의 먼지가 레이저를 굴절시켜 인쇄에 실패할 수 있기 때문입니다.

그림 9. 레진 탱크용 Novus 1 아크릴 클리너는 먼지, 오물 및 정전기를 제거합니다. 출처:Formlabs.

3D 프린팅 산업은 도구, 재료 및 기술을 필요로 하는 가장 까다로운 산업의 요구 사항도 충족해야 합니다. 우수한 성능은 물론 용도의 다양성과 안전성을 보장할 수 있습니다. ESD 안전 특성이 있는 재료 FDM 인쇄에서 찾을 수 있음 (정전기 방지 필라멘트 및 펠렛), SLA 인쇄 (ESd 수지), 및 SLS (ESD 방지 분말). ESD 안전 3D 프린터 유지 관리 도구 및 청소 액세서리 덕분에 인쇄 표면의 안전도 보장됩니다.