Filamenty ESD - antystatyczne materiały do drukarki 3D

Filamenty ESD to tworzywa do druku 3D techniką FFF/FDM, które charakteryzują się znakomitymi własnościami antystatycznymi. Ładunek, który nagromadzi się na powierzchni wydruku przestrzennego, który utworzono z takiego materiału, zostaje błyskawicznie rozproszony. Filamenty ESD to doskonały surowiec-budulec m.in. obudów układów elektronicznych. Składnikami bazowymi takich tworzyw do druku 3D bywają zwykle ABS, PET-G oraz PA (poliamid, nylon).

Filamenty ESD do drukarki 3D

Filamenty ESD są materiałami do druku 3D, których receptury opracowane zostały tak, iż wykonane z takich tworzyw wydruki trójwymiarowe mają znakomite właściwości antystatyczne. Antystatyczność oznacza materiałową zdolność do rozpraszania ładunku, jaki nagromadził się na powierzchni obiektu. Własność ta jest niezwykle cenna, jeśli użytkownik drukarki 3D, chciałby utworzyć z wybranego filamentu elementy ochronne elektronicznych układów. Dlaczego? Otóż elektronika wrażliwa jest na skutki zachodzenia tzw. wyładowań elektrostatycznych (ang. electrostatic discharges, w skrócie ESD). Zjawisko to ściśle wiąże się z przepływaniem prądu elektrycznego pomiędzy różnymi ciałami/obiektami. Jego przebieg jest szybki, jego forma bywać może niemal niezauważalna (np. iskra), zaś skutki zajścia takiego wyładowania bywają fatalne. Jednym z nich bywa uszkodzenie elektronicznego układu, który miał styczność z omawianym zjawiskiem. Ważna jest zatem ochrona wspomnianej aparatury. Zapewnić ją mogą wydrukowane z filamentu ESD obudowy. Ich antystatyczne własności sprawiają, iż ładunek elektryczny rozprasza się na ich powierzchni, chroniąc tym samym elektronikę przed jej zniszczeniem. Filamenty ESD znaleźć można wśród grona produktów do druku 3D metodą FDM, jakie oferuje Fiberlogy.

Filamenty ESD - przykłady tworzyw

Filamenty ESD produkuje m.in. firma Fiberlogy. Jej oferta filamentów jest bardzo różnorodna. Jej reprezentantami są tworzywa o własnościach rozmaitych. Nie dziwi więc fakt, iż znalazło się w niej miejsce dla filamentów ESD. Tworzywo o własnościach antystatycznych uzyskuje się, modyfikując umiejętnie jego recepturę. Takie materiały bywają oparte na polimerach rozmaitych. Do przykładowych baz recepturowych zalicza się PET-G oraz ABS.

ESD PET-G

Filament ESD PET-G to produkt firmy Fiberlogy, którego receptura oparta została na poli(tereftalanie etylenu) z glikolem. Ów składnik bazowy dopełniono jednak surowcami (m.in. nanocząstkami węglowymi), dzięki którym zyskał on właściwości antystatyczne. Filament ESD PET-G wykazuje się bardzo dużą niepodatnością na wyładowania elektrostatyczne. Jest to także materiał o wysokim poziomie wytrzymałości mechanicznej. Na wymienionych własnościach nie kończą się jednak atuty tworzywa stworzonego przez Fiberlogy. Materiał ten jest bardzo odporny na potencjalnie negatywne działanie różnorodnych substancji chemicznych. Filament ESD PET-G pochłania niewiele wilgoci. Niska higroskopijność materiału sprawia, iż tworzywo firmy Fiberlogy jest trwałe. Filament ESD PET-G łatwo przetwarza się w trójwymiarowy wydruk. Temperaturę druku materiału wybiera się z zakresu od 230°C do 250 stopni Celsjusza. Do umiejętnej obróbki tworzywa niewymagana jest drukarka 3D zaopatrzona w zamkniętą komorę roboczą. Wymaga on jednak podgrzewanego stołu. Jego temperatura przyjąć powinna wartość równą 85°C. Filament ESD PET-G jest zasadniczo nieskomplikowany w druku.

ESD ABS

Filament ESD ABS oparto na terpolimerze akrylonitrylo-butadieno-styrenowym. Jego nazwa skrótowa to - rzecz jasna - ABS. Stanowi on więcej niż 95% całego produktu. Właściwości antystatyczne uzyskał on wskutek wzbogacenia tworzywa wielowarstwowymi, węglowymi nanorurkami (MWCNT). Filament ESD ABS zawiera mniej niż 5% tego składnika. Taka jego ilość wystarcza jednak, aby tworzywo firmy Fiberlogy zyskało dużą odporność na wyładowania elektrostatyczne. Filament ESD ABS cechuje się ponadto bardzo dobrą odpornością mechaniczną. Mowa tu m.in. o wysokim poziomie udarności tworzywa. Jest to niepodatność materiału na negatywny wpływ dynamicznych obciążeń. Do takiego rodzaju zjawisk zalicza się m.in. uderzenia. Powierzchnię obiektu trójwymiarowego, który wytworzono z filamentu ESD ABS, trudno jest zarysować. Dobra niepodatność materiału na działanie różnorodnych czynników mechanicznych to niejedyna, pozytywna własność wytrzymałościowa omawianego surowca. Cechuje się on także dużą odpornością termiczną i chemiczną. Utworzone z niego wydruki trójwymiarowe nietrudno poddaje się post-processingowi, tj. obróbce, w celu uzyskania przez obiekt pożądanych własności wizualnych/mechanicznych/etc. Nie jest to jednak materiał, z którego łatwo drukuje się przestrzenne obiekty. Od użytkownika wymaga się już pewnego stopnia wtajemniczenia w obsługę filamentów. Osoba początkująca niekoniecznie poradzi sobie z jego umiejętnym przetworzeniem za pomocą drukarki 3D. Analogicznie do innych tworzyw, których bazowym składnikiem jest terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy, filament ESD ABS charakteryzuje się dużym skurczem przetwórczym. Wykonywane z niego wydruki trójwymiarowe łatwo ulec mogą strukturalnemu wypaczeniu, jeśli proces druku obiektu przestrzennego z omawianego materiału odbywa się w niestabilnych warunkach termicznych. Jakie urządzenia drukujące są w stanie zapewnić ową stabilność temperaturową strukturze wytwarzanej z filamentu ESD ABS? Niezbędna okaże się drukarka 3D, która wyposażona została w zamkniętą komorę roboczą. Odseparowana od środowiska zewnętrznego przestrzeń druku zapewnia wydrukowi wytwarzanemu z filamentu ESD ABS stabilność termiczną. Stabilne warunki temperaturowe zapobiegają powstawaniu wypaczeń w obrębie struktury obiektu trójwymiarowego drukowanego z tworzywa od Fiberlogy.