ESD, druk 3D i filamenty 0
ESD, druk 3D i filamenty

ESD stanowi zjawisko wyjątkowo groźne dla wielu układów elektronicznych. Doprowadzić ono może do ich destrukcji. Jedną z form ochrony elektroniki przed wpływem tego zjawiska są obudowy układów elektronicznych wykonane z odpowiednich materiałów. Czym jednak jest ESD? Jakie cechy posiadać musi materiał, który ochroni przed nim elektroniczny system? Czy istnieją filamenty, z których takie elementy ochronne się wykonuje? Sprawdźmy to!

ESD - czym jest?

ESD to skrót angielskiego wyrażenia znanego jako electrostatic discharge. Owym skrótowym mianem określa się zjawisko, jakim jest wyładowanie elektrostatyczne. Kluczową rolę w jego zachodzeniu odgrywa prąd elektryczny. Niech dane będą dwie struktury (i oznaczając je jako ciała A oraz B dla większej klarowności/lepszego zrozumienia zjawiska ESD) o różnych potencjałach elektrycznych. Owa różnica potencjałów elektrycznych zwana jest napięciem. Pomiędzy obiektem A i przedmiotem B dochodzi do przemieszczenia się ładunków elektrycznych. To właśnie ów ładunkowy strumień zwie się prądem elektrycznym. ESD stanowi zjawisko, które opiera się na jego przepływie pomiędzy dwoma ciałami. Omawiane przemieszczenie się ładunków elektrycznych ma charakter nagły i krótkotrwały. Wskutek wystąpienia jakich zdarzeń dochodzi do wyładowania elektrostatycznego? Zachodzić ono może, gdy obiekt A i struktura B zetkną się ze sobą. Zajdzie ono także wówczas, gdy naruszona zostanie konstrukcja izolatora stanowiącego ochronę jednego z wymienionych przedmiotów. ESD jest zjawiskiem, które wywiera destrukcyjny wpływ na elektronikę. Mnogość sprzętu, który wykazuje się wielką wrażliwością na działanie elektrostatycznych wyładowań, sprawia, iż omawiana w akapicie niniejszym działalność elektryczności stanowi poważny, współczesny problem. Miniaturowe, elektroniczne systemy, które zwie się układami scalonymi, są szczególnie podatne na destrukcyjny wpływ zjawiska ESD. Można je jednak odpowiednio zabezpieczyć przed negatywnym działaniem wyładowań elektrostatycznych. W jaki sposób owa ochrona jest tworzona? Produkuje się ją, wykorzystując do tego celu odpowiednie materiały!

Materiały antystatyczne, czyli jedna z form walki ze zjawiskiem ESD

Elektroniczne układy, które charakteryzują się dużą podatnością na negatywne działanie elektrostatycznych wyładowań, wymagają stosownej ochrony. Jak zabezpiecza się je przed wpływem ESD? Jedną z form ochrony elementów elektroniki, które cechują się znacznym poziomem wrażliwości na działanie wyładowań elektrostatycznych, stanowi obudowanie ich zbroją, która wykonana została z materiału posiadającego stosowne właściwości. O jakich cechach jest tu mowa? Materiał chroniący elektroniczne elementy przed wpływem ESD powinien charakteryzować się dobrymi właściwościami antystatycznymi. Antystatyki są substancjami, które są w stanie zredukować (lub całkowicie go wyeliminować) ładunek elektryczny, który skumulował się na powierzchni danego obiektu. Jakie materiały pełnić mogą rolę przeciwstatyków? Przykładowy antystatyk stanowi... Sadza! Rolę surowca o właściwościach antystatycznych pełnić mogą także metale, które sprowadzone zostały do postaci proszku. Antystatykami są również wybrane związki chemiczne, w cząsteczkach których występują:

  • fosfor (np. alkilo(arylo)fosforany),
  • siarka (alkilo(arylo)sulfoniany oraz alkilo(arylo)siarczany),
  • azot (aminy oraz ich pochodne).

Wymienione dotychczas materiały o właściwościach antystatycznych stanowią jeden ze składników tworzyw, z których tworzy się ochronę elektronicznych układów, która zabezpiecza owe wrażliwe elementy przed niebezpiecznym dla nich wpływem zjawiska ESD. Czy omawiane struktury ochronne tworzyć można, zaprzęgając do pracy nad nimi drukarkę 3D, która wykonuje obiekty trójwymiarowe techniką FDM? Czy istnieją materiały do druku 3D, których jedną z cech stanowi antystatyczność? Odpowiedź na każde z dwóch zadanych wcześniej pytań jest jedna. Brzmi ona: "Tak!".

Wydruk z filamentu ESD PET-G

Komponenty elektroniczne muszą mieć zapewnioną solidną ochronę przed niebezpieczeństwem, jaki stanowi dla nich zjawisko ESD. Potrzebują zatem obudów wykonanych z materiałów o odpowiednich właściwościach. (©Fiberlogy)

Rezystywność, czyli o narzędziach pomocnych w walce z ESD rozprawy ciąg dalszy

Jedną z metod zapobiegania siania spustoszenia przez efekt ESD jest zabudowanie elektroniki wrażliwej na wpływ owego zjawiska materiałem, który stawiać będzie opór strumieniowi ładunków elektrycznych, czyli przepływowi prądu. Omawiana cecha posiada odpowiednią nazwę. Atrybut ten występuje także w kilku różnych wariantach. O jakiej właściwości jest tu mowa? Stanowi ją oporność, czyli rezystywność. Jednym z jej wariantów jest oporność właściwa - rezystywność skrośna.

Rezystywność skrośna stanowi umiejętność tworzywa, która polega dokonywanym przez nie redukowaniu przemieszczania się strumienia ładunków elektrycznych (prądu). Zmniejsza się w ten sposób natężenie jego przepływu. Jednostką rezystywności skrośnej jest Ω·m lub Ω·cm.

Inną formę oporności tworzyw stanowi rezystywność powierzchniowa.

Rezystywność powierzchniowa to umiejętność tworzywa, która polega na dokonywanym przez nie redukowaniu przemieszczania się strumienia ładunków elektrycznych (prądu) po płaszczyźnie wykonanej z materiału ową zdolnością obdarzonego. Jej jednostkę stanowi Ω, czyli om.

Im bardziej owe umiejętności materiał nabył, tym lepiej chroni on elektronikę przed niszczycielskim wpływem elektrostatycznych wyładowań. Filamenty do druku 3D, z których wykonuje się obiekty przestrzenne, które zabezpieczają elektroniczne układy przed działaniem zjawiska ESD, cechują się wysokim poziomem rozwoju wymienionych już zdolności.

Szpula filamentu ESD PET-G

Istnieją filamenty, z których wytwarzać można ochronne elementy układów elektronicznych. Druk 3D okazuje się zatem cennym narzędziem w walce z ESD. Za produkcję omawianych tworzyw odpowiada m.in. firma Fiberlogy. Na ilustracji umieszczona jest szpula filamentu ESD PET-G. (©Fiberlogy)

Filamenty ESD

Wyładowania elektrostatyczne stanowią na tyle poważny problem dla współcześnie powszechnie wykorzystywanych układów elektronicznych, iż nikogo nie powinien dziwić fakt, iż producenci materiałów do druku 3D metodą FDM postanowili stworzyć tworzywa, z których wykonywać można elementy chroniące wrażliwe komponenty zaawansowanej elektroniki przed szkodliwą, destrukcyjną działalnością ESD. Termoplasty o właściwościach antystatycznych obecne są w wachlarzach ofertowych firm takich jak m.in. Fiberlogy. ESD ABS oraz ESD PET-G to materiały, z których drukować można obudowy systemów elektronicznych, które niezwykle podatne są na destrukcyjny wpływ elektrostatycznych wyładowań.

ESD ABS - garść informacji o materiale

ESD ABS jest jednym z dwóch filamentów o właściwościach antystatycznych, które oferuje firma Fiberlogy. Jego bazowy składnik stanowi powszechnie znany i równie powszechnie wykorzystywany w druku 3D kopolimer - ABS. Ów filament charakteryzuje się znakomitą niepodatnością na wpływ różnorodnych czynników chemicznych oraz mechanicznych. ESD ABS cechuje się dużą udarnością. Powierzchniom wydruków 3D, które wykonano z filamentu Fiberlogy, niestraszne są zarysowania, gdyż niełatwo da się je w ten sposób uszkodzić. Taki stan rzeczy nikogo nie powinien szokować. Wszakże jego recepturową bazę stanowi ABS. Materiał ten charakteryzuje się także dobrą odpornością na negatywne działanie względnie wysokiej temperatury. Filament ESD ABS łatwo poddaje się rozmaitym formom post-processingu. Obróbka taka może mieć charakter mechaniczny. Obiekty wykonane z materiału firmy Fiberlogy poddawać można także post-processingowi chemicznemu. Najbardziej istotną właściwością filamentu ESD ABS stanowi jego antystatyczność. Wykorzystywać go można zatem w roli budulcowego surowca obiektów chroniących elektronikę przed wpływem wyładowań antystatycznych. Filament ESD ABS charakteryzuje się ponadto dużym poziomem zarówno rezystywności powierzchniowej, jak również rezystywności skrośnej. Wartość typowa pierwszej wielkości dla materiału firmy Fiberlogy mieści się w przedziale od 5·107Ω do 7·107Ω. Rezystywność skrośna filamentu ESD ABS wynosi od 2·107 Ω·cm do 3·107 Ω·cm (dla napięcia równego 500V). Materiał firmy Fiberlogy bardzo dobrze sprawdzi się zatem w roli surowca budulcowego, z którego wykonane zostaną elementy chroniące delikatną elektronikę przed wyładowaniami elektrostatycznymi.

ESD PET-G - informacje nt. tworzywa

ESD PET-G to kolejny obok ESD ABS przykład tworzywa do druku 3D, który cechuje się wysoką wartością zarówno rezystywności powierzchniowej, jak również rezystywności skrośnej. Pierwsza z nich wynosi od 105Ω/cm2 do 107Ω/cm2. Wartość rezystywności skrośnej filamentu ESD PET-G mieści się w przedziale od 107Ω·cm do 108Ω·cm. Materiał do druku 3D, za produkcję którego odpowiada firma Fiberlogy stanowić będzie dobry przykład budulca obudów elektroniki podatnej na niekorzystne dla niej działanie wyładowań elektrostatycznych. Filament ESD PET-G to dodatkowo tworzywo, które cechuje się dużą odpornością chemiczną. Jest również materiałem wytrzymałym mechanicznie. Wykonywanie z niego trójwymiarowych wydruków stanowi proces względnie nieskomplikowany. Do tworzenia przestrzennych obiektów z filamentu ESD PET-G nie wymaga się stosowania drukarki 3D, która zaopatrzona została w zamykaną komorę roboczą. Materiał ten wykazuje się znakomitą adhezją do platformy urządzenia drukującego, co bywać może cechą problematyczną. Stół roboczy drukarki 3D należy zatem odpowiednio zabezpieczyć przed rozpoczęciem procesu tworzenia wydruku z filamentu ESD PET-G, stosując w tym celu np. taśmę maskującą. Producent zaleca także stosowanie dysz, któch minimalna średnica otworu wynosi co najmniej 0.5mm. Powód? Filament ESD PET-G zawiera nanocząsteczki węgla.

Wydruk utworzony z tworzywa ESD PET-G

Obudowę na ilustracji powyższej wykonano z filamentu ESD PET-G firmy Fiberlogy. (©Fiberlogy)

ESD, druk 3D i filamenty - podsumowanie

Druk 3D okazuje się być przydatnym narzędziem w walce o nienaganne funkcjonowanie elektroniki w obliczu zagrożenia, jakie stanowi dla niej ESD. Obecność w sprzedaży filamentów o właściwościach antystatycznych i wysokiej rezystywności (zarówno powierzchniowej, jak również jej formy skrośnej) sprawia, iż stworzenie skrojonej na miarę obudowy dla dowolnego układu elektronicznego nigdy wcześniej nie było tak proste. Ogromnego potencjału, jaki drzemie w technologii zwanej drukiem 3D, nie należy zatem bagatelizować. Branża elektroniczna dołącza do zaszczytnego i różnorodnego grona sfer współczesnego świata, w których drukowanie przestrzenne okazuje się niezwykle przydatne.

Komentarze do wpisu (0)

Informacja w stopce
Menu Szukaj Menu więcej
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl