1640357787 Materiaux antistatiques pour limpression 3D

Matériaux antistatiques pour l’impression 3D

Les propriétés mécaniques des matériaux thermoplastiques imprimés en 3D ont été assez bien explorées à ce stade. Bien sûr, il y a toujours place à l’amélioration… progressivement, au fil du temps, les chercheurs créeront de nouveaux mélanges de polymères ou de nouveaux plastiques chargés, et il y aura des gains progressifs de résistance.

À terme, les matériaux polymères techniques seront comparables à certains métaux en termes de poids et de résistance. Tout bon.

Mais les polymères imprimés en 3D ne se limitent pas à une simple résistance spécifique.

Plusieurs entreprises jouent depuis un certain temps avec les propriétés électriques des matières premières, dans le but de les rendre conductrices et antistatiques.

Dans cet article, nous examinerons la dissipation statique, ou ce qu’on appelle Matériaux sans danger pour les décharges électrostatiques.

L’ESD, ou décharge électrostatique, est la décharge d’électricité entre un objet chargé d’électricité statique (comme votre main) et un autre objet d’un potentiel différent, comme une poignée de porte en métal.

Vous savez ce qui se passe ensuite : vous touchez la poignée de porte, vous obtenez un choc.

Si cela se produit tous les jours pendant un an dans une salle de classe, cela peut laisser une peur pavlovienne des poignées de porte en métal (parlant d’expérience).

Les êtres humains peuvent commencer à ressentir les décharges électrostatiques sur la peau à environ 2000-3000 volts. Évidemment, le courant est négligeable, sinon il vous tuerait.

Cependant, les petits composants électroniques tels que les transistors d’un circuit intégré peuvent être complètement détruits par les décharges électrostatiques avec des tensions inférieures à 10 volts d’électricité statique.

Sans parler des arcs provoqués lorsqu’un objet chargé d’électricité statique essaie de se mettre à la terre à travers un entrefer. Vous ne voulez pas vraiment que ces étincelles volent pendant que vous remplissez votre réservoir d’essence.

Ces deux raisons et bien d’autres expliquent pourquoi les concepteurs de produits et les ingénieurs ont besoin de plastiques sans danger pour les décharges électrostatiques. Ils protègent les composants électroniques sensibles aux décharges électrostatiques pendant la fabrication et empêchent les stations-service d’exploser.

En termes de matériaux sans danger pour les décharges électrostatiques, ils peuvent être divisés en deux groupes principaux.

Ceux-ci sont conducteur, et antistatique matériaux.

Les conducteurs ont une faible résistance électrique et peuvent transférer une charge électrique via le matériau en vrac ou sur la surface. Dans l’application ESD, ils sont utilisés dans les bracelets ESD que vous portez à votre poignet et que vous connectez à la terre. Ils sont également utilisés sur les plaques sur lesquelles vous vous tenez lorsque vous entrez dans une zone contrôlée par les décharges électrostatiques, comme dans une usine d’électronique.

Matériaux conducteurs ou antistatiques

Les matériaux conducteurs ont une très faible résistance électrique, ce qui permet aux électrons de circuler facilement à travers leur surface ou à travers la masse du matériau. La charge passe rapidement d’un conducteur à l’autre.

Avec des matériaux dissipateurs d’électricité statique, la charge s’écoule plus lentement. Lorsqu’un arc se produit, il le fait à une vitesse plus lente et avec une énergie plus faible lorsqu’il essaie d’atteindre le sol.

Les plastiques sont des isolants. Ils tiennent la charge et ont une résistance électrique élevée. Pour avoir un chemin vers la terre, des charges conductrices doivent être ajoutées au matériau afin d’être dissipatives.

Afin d’être classé comme un matériau sans danger ESD, la résistance de surface de ce matériau doit se situer dans la plage de 105 et 1011 . S’il est inférieur à cette plage, il est conducteur. Si c’est plus, alors c’est un isolant.

Voici quelques matériaux différents conçus pour les applications ESD couvrant les principales méthodes d’impression plastique.

Matériaux extrudés

Si le dépôt de filament est votre truc, alors vous avez beaucoup d’options pour les filaments sans danger ESD.

La plupart d’entre eux modifient la résistance de surface par l’ajout d’une certaine forme de carbone.

Les matériaux résistants aux décharges électrostatiques sont disponibles dans une grande variété de saveurs de polymères, notamment le nylon haute température, le TPU et le polycarbonate. Ultimaker a un excellent aperçu des matériaux sans danger ESD qui sont également testés sur leurs machines, ici.

Ce support de carte Arduino a été imprimé en PET-G antistatique de Clariant sur un Ultimaker S5. Crédit image : Ultimaker

Matériaux frittés

Les matières premières plastiques frittées respectueuses des décharges électrostatiques sont moins nombreuses que leurs homologues en filaments extrudés. Mais ils sont toujours disponibles dans le commerce pour quiconque possède une machine SLS capable d’imprimer des plastiques.

L’entreprise de plastique Igus a par exemple un matériau fritté nommé iglidur I8-ESD. Il a une haute résistance à l’abrasion et est dissipateur électrostatique. Selon le site Web, il est compatible avec la plupart des machines SLS.

Photopolymères

Il semble y avoir une nette pénurie d’options en ce qui concerne les résines photopolymères sans danger pour les décharges électrostatiques pour une raison quelconque. Même Carbon n’a rien répertorié.

Il existe une société nommée 3DResyns qui fait la publicité d’une variété de résines conductrices et déclare sur le site Web qu’en ajoutant diverses particules conductrices et semi-conductrices à leur mélange, elle peut fabriquer sur mesure des résines photopolymères antistatiques selon vos besoins.

De plus, il existe une société nommée Fortify qui fabrique une imprimante hybride DLP / composite, qui propose quelques options concernant les matériaux sans danger pour les décharges électrostatiques.

Leur processus d’impression implique un dépôt par couche normal, comme dans un processus d’impression photopolymère typique, mais avec l’ajout d’un réservoir de mélange qui injecte les additifs dans la résine de base. Ils appellent ce processus Fabrication de composites numériques.

fortifier le mélange cinétique continu
Chambre de mélange : Crédit d’image Fortify

De plus, le système a quelque chose appelé « Fluxprint », qui utilise des aimants pour aligner les particules dans la résine pendant qu’elle durcit. Cela améliore apparemment la résistance des pièces.

Fait intéressant, le site Fortify indique que les additifs fonctionnels doivent être uniformément répartis pour obtenir des propriétés matérielles cohérentes. Leur processus dit de mélange cinétique continu résout ce problème en mélangeant constamment la résine et les additifs, ce qui réduit la sédimentation des particules d’additifs.

Hormis ces deux sociétés, aucun autre fabricant de résine n’a été trouvé vendant des résines ESD.

Pourquoi est-ce?

Nous concluons que cela peut être dû à plusieurs raisons.

Premièrement, cela peut être simplement comme Fortify l’a déclaré. Peut-être que les résines et les additifs doivent être constamment mélangés pour imprimer correctement, c’est pourquoi personne ne le fait.

Ou, nous pouvons simplement avoir le terme de recherche erroné sur Google.

Si quelqu’un sait pourquoi il existe si peu de résines photopolymères sans danger pour les décharges électrostatiques, faites-le nous savoir dans les commentaires.

Et en attendant, si vous avez besoin de quelque chose d’imprimé qui soit sans danger pour les décharges électrostatiques, vous aurez beaucoup plus de chance avec les imprimantes à extrusion de filaments ou les plastiques de fusion sur lit de poudre.

Dans le prochain article, nous examinerons les options de matières premières conductrices. Ce sont les matériaux avec une résistance de surface inférieure à 105 .