Druk 3D ESD w ekstremalnych warunkach: Case study Thales Alenia Space

Każdy z nas zna to uczucie – lekkie ukłucie podczas dotykania metalowej klamki po chodzeniu po dywanie. To efekt wyładowania elektrostatycznego (ESD), czyli gwałtownego przepływu ładunku elektrycznego między dwoma obiektami. Choć dla nas jest to zaledwie niegroźna chwila dyskomfortu, dla delikatnych komponentów elektronicznych taka „iskra” jest jak uderzenie pioruna. Może uszkodzić ścieżki w mikroprocesorze, spalić czuły sensor lub zdegradować działanie całego układu, prowadząc do natychmiastowej lub, co gorsza, opóźnionej w czasie awarii.

Często popełnianym błędem jest myślenie, że zwykły plastik, jako izolator, jest bezpieczny dla elektroniki. Niestety, jest dokładnie odwrotnie. Materiały izolacyjne mają tendencję do gromadzenia na swojej powierzchni ładunków statycznych (efekt pocierania balonu o włosy), stając się tykającą bombą, która tylko czeka na kontakt z uziemionym elementem, by gwałtownie się rozładować. Dlatego właśnie w profesjonalnych zastosowaniach kluczowe są materiały dysypatywne (ESD-safe), które nie pozwalają na gromadzenie się ładunków, a zamiast tego bezpiecznie i w sposób kontrolowany odprowadzają je do ziemi.

Problem ochrony przed ESD dotyczy praktycznie każdej gałęzi nowoczesnego przemysłu. Od linii montażowych płytek PCB, przez produkcję komponentów dla branży motoryzacyjnej, sprzętu medycznego, wojskowego, aż po serwerownie i laboratoria badawcze – wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z wrażliwą elektroniką, kontrola ładunków elektrostatycznych jest absolutnym priorytetem.

Kosmiczny test dla materiałów ESD – Case study Thales Alenia Space

Aby zrozumieć, jak krytyczna jest ochrona ESD, warto spojrzeć na branżę, gdzie stawka jest najwyższa. Thales Alenia Space to światowy lider w dziedzinie systemów satelitarnych i infrastruktury orbitalnej. W ich laboratoriach i pomieszczeniach czystych (tzw. cleanroomach) powstają komponenty, które muszą niezawodnie działać w próżni przez dziesiątki lat. W branży, gdzie jeden element może kosztować setki tysięcy euro, a cała misja jest planowana na lata, nie ma miejsca na najmniejszy błąd – a już na pewno nie na ten spowodowany przez ładunek elektrostatyczny.

Podczas montażu i testowania delikatnych podzespołów satelitarnych, zespół Thales Alenia Space stanął przed konkretnym wyzwaniem. Potrzebowali dziesiątek niestandardowych narzędzi, uchwytów montażowych (tzw. jigsów) i osłon, które musiały spełniać dwa podstawowe warunki: być idealnie dopasowane do skomplikowanej geometrii części oraz, co najważniejsze, w pełni chronić je przed ryzykiem wyładowań ESD. Tradycyjne metody produkcji takich narzędzi były zbyt powolne i drogie, a użycie standardowych tworzyw stwarzało niedopuszczalne ryzyko.

Rozwiązaniem okazał się przemysłowy druk 3D. Firma zwróciła się w stronę technologii INTAMSYS, ponieważ ich drukarki z serii FUNMAT są przystosowane do pracy z inżynieryjnymi i wysokowydajnymi polimerami. To właśnie zdolność tych maszyn do precyzyjnego przetwarzania specjalistycznych materiałów o właściwościach antystatycznych pozwoliła inżynierom Thales Alenia Space na szybkie i ekonomiczne tworzenie w pełni bezpiecznych, niestandardowych narzędzi produkcyjnych.

Materiały do zadań specjalnych w kosmosie

Platforma sprzętowa to jedno, ale prawdziwą rewolucję w projekcie Thales Alenia Space umożliwiły specjalistyczne polimery. W zastosowaniach kosmicznych nie wystarczy, aby materiał był po prostu antystatyczny. Musi on jednocześnie charakteryzować się ekstremalną wytrzymałością mechaniczną, odpornością na wysokie temperatury, chemikalia i zachowywać stabilność wymiarową w czasie. To właśnie tutaj do gry wkracza rodzina wysokowydajnych polimerów.

Główną rolę w tym projekcie odegrał PEEK (Polieteroeteroketon), a w szczególności jego wersje wzmocnione włóknem węglowym (PEEK+CF). PEEK jest uznawany za jeden z najbardziej zaawansowanych polimerów termoplastycznych na świecie, często stosowany jako zamiennik dla metali takich jak aluminium czy nawet stal. Dodatek włókna węglowego nie tylko radykalnie zwiększa jego sztywność i wytrzymałość, ale przede wszystkim nadaje mu pożądane właściwości dysypatywne. Dzięki sieci przewodzących włókien wewnątrz struktury materiału, wszelkie ładunki elektrostatyczne są natychmiast i bezpiecznie rozpraszane, uniemożliwiając powstanie niebezpiecznej iskry.

Obok PEEK, w podobnych zastosowaniach wykorzystuje się również inne materiały z tej samej rodziny, takie jak PEKK czy ULTEM™ (PEI). Każdy z nich oferuje unikalny zestaw właściwości, ale łączy je wspólny mianownik: zdolność do pracy w ekstremalnych warunkach przy jednoczesnym zachowaniu lekkości. Co ważne, one również mogą być modyfikowane w celu uzyskania pełnej ochrony ESD.

Warto podkreślić, że druk z tego typu materiałów jest niemożliwy na standardowych, biurkowych drukarkach 3D. Wymaga on specjalistycznych, przemysłowych maszyn, wyposażonych w zamkniętą i aktywnie grzaną komorę roboczą oraz ekstrudery osiągające temperatury powyżej 400°C. To właśnie dlatego drukarki takie jak seria INTAMSYS FUNMAT są niezbędnym narzędziem do pracy z polimerami o najwyższej wydajności.

Od satelitów do Twojej firmy – Jak FUNMAT PRO 310 rozwiązuje problem ESD

Podczas gdy model FUNMAT PRO 410 w projekcie Thales Alenia Space był dedykowany do najbardziej ekstremalnych materiałów jak PEEK, przeważająca większość potrzebnych narzędzi produkcyjnych, przyrządów i uchwytów wymagała innego podejścia: maksymalnej wydajności, szybkości i niższych kosztów przy zachowaniu pełnej ochrony ESD. I to jest właśnie zadanie, do którego stworzono drukarkę INTAMSYS FUNMAT PRO 310. Można ją nazwać prawdziwym „wołem roboczym” przemysłowego druku 3D.

FUNMAT PRO 310 stanowi idealny kompromis między przemysłowymi możliwościami a dostępnością. Została zaprojektowana, aby dostarczać niezawodne i powtarzalne wyniki w pracy z inżynieryjnymi polimerami, w tym z szeroką gamą materiałów z ochroną ESD, które nie wymagają aż tak ekstremalnych temperatur druku jak PEEK. Co to oznacza w praktyce?

• Szybkość i wydajność: Drukarka jest zoptymalizowana do szybkiej pracy, co pozwala na błyskawiczne tworzenie serii narzędzi w czasie, który dla tradycyjnych metod obróbki jest nieosiągalny.
• Dostęp do praktycznych materiałów ESD: FUNMAT PRO 310 bez problemu radzi sobie z takimi filamentami jak ABS-ESD czy ASA-ESD. Są to materiały, które oferują doskonałą ochronę antystatyczną, dobrą wytrzymałość mechaniczną i chemiczną, będąc jednocześnie znacznie tańszymi i łatwiejszymi w druku niż PEEK.
• Niezawodność i powtarzalność: Dzięki zamkniętej komorze i precyzyjnej kontroli temperatury, każdy wydrukowany element ma identyczne właściwości mechaniczne i dysypatywne, co jest kluczowe dla utrzymania standardów na linii produkcyjnej.
• Niższy próg wejścia: Drukarka ta demokratyzuje dostęp do profesjonalnych rozwiązań ESD, pozwalając nawet mniejszym firmom na wdrożenie technologii, z której korzystają giganci tacy jak Thales Alenia Space.

Co konkretnie możesz stworzyć za pomocą FUNMAT PRO 310 z materiałów ESD?

• Uchwyty montażowe (jigs & fixtures): Idealnie dopasowane do Twoich płytek PCB lub komponentów, gwarantujące bezpieczny montaż bez ryzyka uszkodzeń.
• Szablony i wzorniki: Szybka weryfikacja wymiarów i poprawności montażu wrażliwych elementów.
• Niestandardowe obudowy: Prototypowanie i produkcja małoseryjna obudów dla urządzeń elektronicznych, które muszą być chronione przed ładunkami statycznymi.
• Organizery i tacki produkcyjne: Bezpieczne przechowywanie i transport delikatnych komponentów elektronicznych

Od opakowań bezpiecznych dla ładunków elektrostatycznych (ESD) po funkcjonalne narzędzia, FUNMAT PRO 310 umożliwia zespołom spełnienie rygorystycznych wymagań technicznych, jednocześnie znacznie skracając czas realizacji i koszty produkcji. Kompaktowe wymiary, otwarty system materiałowy i intuicyjny interfejs czynią go idealną platformą dla elastycznych środowisk produkcyjnych. Jako B3D, zapewniamy lokalne wsparcie (jesteśmy oficjalnym dystrybutorem technologii umożliwiającej druk z materiałów ESD firmy Intamsys w Polsce), stając się zaufanym partnerem we wdrażaniu tej technologii w Twojej firmie.

Dowiedz się więcej o drukarce Funmat 310 NEO

Drukarką 310 NEO świadmczym także usługi druku materiałów ESD

Chcą Państwo wdrożyć w swojej firmie komponenty o właściwościach ESD, produkując je na miejscu i skracając łańcuchy dostaw? Porozmawiajmy!
Nasz zespół chętnie odpowie na każde pytanie – nawet te, które wydają się najprostsze