Immer mehr Komponenten in den verschiedensten Branchen werden mit Hilfe des 3D-Drucks hergestellt und müssen mit ESD-Schutzmaßnahmen ausgestattet werden.
ESD ist die Abkürzung des englischen Begriffs „Electrostatic Discharge” und lässt sich als „elektrostatische Entladung” übersetzen.
Von elektrostatischer Entladung ist die Rede, wenn sich elektrische Ladungen zwischen zwei Objekten mit unterschiedlichen Kräften ausgleichen.
Dieser Fall tritt häufig ein, wenn sich bestimmte Materialien berühren, aneinander reiben oder getrennt werden.
In der additiven Fertigung kommt es immer wieder vor, dass sich verschiedene Materialien statisch aufladen — insbesondere Kunststoffe mit geringer Leitfähigkeit.
Dabei ist häufig nicht die Höhe der Ladung das Problem, sondern das plötzliche Auftreten.
Dank spezieller ESD-Beschichtungen können nicht nur sämtliche Lasersinter Bauteile, ESD-fähig gemacht werden, sondern auch solche, die mit konventionellen Verfahren, wie z.B. Spritzguss oder Fräsen, entstanden sind.
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Schäden reduzieren und vermeiden mit ESD 3D-Druck
Wird beim 3D-Druck kein ESD-sicheres Material verwendet, kann es passieren, dass elektronische Geräte bei einer spontanen Entladung beschädigt werden.
Die Folge sind Fehlfunktionen oder sogar Ausfälle.
Insbesondere in industriellen Umgebungen, in denen empfindliche elektronische Bauteile hergestellt, verwendet oder gelagert werden, ist die Prävention von ESD ein wichtiges Thema.
„Die Kontrolle von ESD ist von entscheidender Bedeutung, um die Qualität und Zuverlässigkeit der hergestellten Produkte zu garantieren.”
Tim Michael Funk, Geschäftsführender Gesellschafter FUNK MASCHINENBAU GmbH & Co. KGDa die additive Fertigung in immer mehr Branchen zum Einsatz kommt, nimmt die Notwendigkeit, entsprechende Schutzmaßnahmen zu integrieren, weiter zu.
Zusätzliche Schutzmechanismen einzubauen ist dabei gar nicht so einfach, denn die Komponenten werden zunehmend kleiner und komplexer.
In Zukunft sollen die stetige Entwicklung von neuen Materialien, Drucktechniken und Methoden zur Nachbearbeitung die Zuverlässigkeit additiver Bauteile weiter verbessern.
Die Herstellung statisch resistenter Teile eröffnet im 3D-Druck viele neue Möglichkeiten, um komplexen industriellen Anforderungen gerecht zu werden und Arbeitsabläufe zu verbessern.
3D-Druck und Qualität: Gefahren von ESD
Elektrostatische Entladungen (ESD) stellen eine ernsthafte Bedrohung in der Fertigung dar und können sich auf folgende Punkte auswirken:
Elektronische Bauteile, wie z.B. Halbleiterkomponenten sind äußerst empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen und können selbst durch kleine Spannungen beschädigt oder zerstört werden.
Durch ESD verursachte Schäden sind nicht immer gleich offensichtlich und machen sich häufig erst in vorzeitigen Ausfällen der Endprodukte bemerkbar.
Das Resultat sind nicht selten erhöhte Ausschussraten, zeitaufwändige Nacharbeiten und vermehrte Garantieansprüche.
ESD kann die Gesamtkosten der Produktion erhöhen und den Betrieb sowie die Lieferzeiten beeinträchtigen.
Werden beispielsweise Speicher- oder Steuereinheiten durch ESD beschädigt, kann es zum Verlust von wichtigen Produktionsdaten und der generellen Beeinträchtigung von Sicherheitssystemen kommen.
Effektiv und sicher
Der Einsatz von ESD-sicherem Materialien beim 3D-Druck ist eine effektive Möglichkeit, um Risiken zu minimieren und zugleich hochwertig gedruckte Bauteile herzustellen.
4 Vorteile von 3D-Druck mit ESD-sicheren Materialien
Bauteile, bei denen ESD-Schutz besteht, sind leitfähig oder elektrostatisch ableitend.
Die elektrische Ladung kann über ihre Oberfläche fließen, ohne sie zu beschädigen.
Insbesondere in der Elektronikfertigung und der Halbleiterindustrie können bereits geringe Ladungsausgleiche große Schäden anrichten.
Diese 4 wesentlichen Vorteile machen die Verwendung von ESD-sicheren Materialien beim 3D-Druck besonders attraktiv:
Insbesondere bei der Prototypenherstellung und beim Sondermaschinenbau eröffnen sich so noch mehr Möglichkeiten, um den Kunden die bestmögliche Lösung zu bieten.
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3D-Druck und ESD bei der Prototypenherstellung — Fazit
Dank 3D-Druck können Prototypen schnell und kostengünstig hergestellt werden.
Damit die Ergebnisse hochpräzise und auf die Anforderungen des jeweiligen Projektes abgestimmt sind, ist die Wahl des passenden Materials von größter Bedeutung.
ESD-sichere Materialien ermöglichen es Herstellern von Prototypen, Bauteile im 3D-Druck zu fertigen, die vorher nur mit konventionellen Methoden erzeugt werden konnten.
Viele Branchen haben strenge Standards, die dafür sorgen, dass die erforderliche ESD-Sicherheit gewährleistet ist.
Durch die Verwendung von ESD-sicheren Materialien kann man bereits während der Entwicklungsphase dafür sorgen, dass die endgültigen Serienprodukte den erforderlichen Standards entsprechen.
Die Möglichkeit, ESD-Probleme frühzeitig zu antizipieren, führt zu einer verbesserten Produktionsplanung und einer höheren Produktqualität.
Insgesamt kann man schlussfolgern, dass die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks dank ESD-sicherem Materials in Industrien, die auf entsprechende Bauteile angewiesen sind, erheblich erweitert werden.
Autor: Tim Funk