한눈에 보기:
정전기 방전(ESD)은 제조 및 운영 과정에서 민감한 전자 장치를 손상시킬 수 있습니다. 정전기 보호가 중요한 응용 분야를 위해 3D 프린팅은 ESD 안전 도구, 인클로저 및 부품을 생산하는 효율적인 방법을 제공합니다. Stratasys의 FDM 및 DLP 기술은 Antero® 840CN03, ABS-ESD7, PC-ESD, Loctite 3D IND3380™ 등 다양한 정전기 분산 재료를 지원하여 정밀한 기계적, 열적, 전기적 특성을 지닌 맞춤형 소량 부품을 제작할 수 있게 합니다. 본 가이드는 정전기 방지 소재, 그 성능 특성 및 응용 분야에 적합한 공정 선택 방법을 설명합니다.
정전기 방전(ESD)은 카펫 위에서 발을 문지르다가 순진한 형제자매를 정전기로 놀라게 했던 첫 경험부터 우리 모두가 겪어본 흔한 현상입니다. 여동생을 귀찮게 하는 장난으로는 해가 없을지 몰라도, 민감한 전자 부품에는 돌이킬 수 없는 손상을 입힐 수 있습니다.
ESD는 PCB 및 전자기기를 손상시켜 막대한 리콜 비용을 초래할 수 있습니다. 사출 성형 및 CNC 밀링과 같은 검증된 ESD 안전 부품 제조 방법이 존재하지만, 사출 성형은 대량 생산 시에만 경제성이 있습니다. CNC 가공 부품은 높은 비용과 긴 리드 타임을 수반할 수 있습니다. 3D 프린팅은 맞춤형 부품 및 소량 생산에 더 적합합니다.
ESD 안전 3D 프린팅이 최선의 선택이 될 수 있는 몇 가지 사례는 다음과 같습니다:
여기서 공통점은 맞춤형, 소량 또는 일회성 생산과 함께 정전기 방전(ESD) 안전 요구 사항입니다.
적층 제조를 통해 정전기 방지 부품을 프린팅하면 생산 라이프사이클에 상당한 이점을 제공하며, 이는 비즈니스 전반에 파급 효과를 미칩니다.
사출 성형 및 CNC 밀링과 같은 기존 제조 방법에 비해 3D 프린팅으로 ESD 부품을 제작하면 재료 낭비와 인건비를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 고가의 금형이나 가공 설정이 필요 없는 소량 생산 또는 맞춤형 프로토타입, 공구 및 생산 부품에 이상적입니다.
3D 프린팅으로 제작된 정전기 방지 생산 보조 도구 및 부품은 가공 부품의 경우 몇 주가 소요되는 것과 달리 몇 시간 또는 며칠 내에 준비될 수 있습니다. 손쉬운 설계 수정으로 신속하게 설계를 개선하고 최적화할 수 있습니다. 이는 생산 보조 도구를 더 빨리 사용할 수 있을 뿐만 아니라 (각 반복 작업이 훨씬 빠르기 때문에) 더 많은 설계 최적화가 가능함을 의미합니다. 즉, 더 인체공학적이며 효율적이거나 단순히 잘 설계된 생산 도구를 확보하게 됩니다.
이와 관련하여 적층 제조는 가벼우면서도 강하고 내구성 있는 부품을 제작할 수 있습니다. 이는 더 가벼운 소재를 사용하는 동시에 기존 방식으로는 불가능한 내부 격자 구조 및 내부 채움 패턴을 가진 부품을 생산할 수 있는 능력 덕분입니다.
여러 구성 요소를 하나의 최적화된 부품으로 통합할 수도 있어 조립 시간과 고장 지점을 줄일 수 있습니다.
3D 프린팅은 온쇼어링과 주문형 디지털 재고 관리에 탁월합니다. 온쇼어링은 리드 타임을 단축하고 정치적·경제적 불안을 완화하는 데 필수적입니다. 부품을 사내에서 생산할 수 있다면 외부 공급업체에 의존할 필요가 없습니다. 이는 회사의 지적 재산권을 철저히 보호하고자 하는 모든 경우에도 유리합니다.
디지털 재고는 예비 부품의 보관 비용을 최소화하는 데 탁월합니다. 필요하지 않은 것을 생산하지 않으므로 주문형 프린팅은 본질적으로 더 지속 가능합니다.
Stratasys에서는 정전기 방지를 지원하는 두 가지 기술을 보유하고 있습니다:
이러한 각 방법은 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 정전기 소산 부품 생산 시 고유한 장점을 제공합니다.
FDM은 열가소성 필라멘트를 사용하는 압출 기반 3D 프린팅 공정입니다. 이 필라멘트에는 전도성 또는 정전기 분산성 소재를 주입하여 정전기 방지 필라멘트로 변환할 수 있습니다. FDM은 생산 보조 장비, 고정 장치, 전자 하우징과 같은 대형 내구성 정전기 방지 부품에 사용될 수 있습니다.
ESD 응용 분야에 FDM 3D 프린팅을 사용할 때의 이점:
이 수지 기반 공정은 디지털 광 투사를 통해 액체 광중합체의 층을 경화시켜 정밀도가 높고 등방성이며 표면 마감이 매끄러운 부품을 생산합니다. DLP는 정밀도가 중요한 소형 정밀 전자 기기 케이스, 커넥터 및 고정밀 부품에 이상적입니다. 부품은 사출 성형 부품과 거의 구분이 되지 않습니다.
ESD 응용 분야에 DLP 3D 프린팅을 사용할 때의 이점:
적합한 재료를 선택하면 장기적으로 많은 시간과 번거로움을 줄일 수 있습니다. 물론 가장 중요한 고려 사항은 재료 사양을 응용 분야 요구 사항과 일치시키는 것입니다. 그러나 그 전에 한 걸음 물러서서 자신의 필요에 가장 잘 맞는 3D 프린팅 기술을 선택하는 것이 좋습니다.
아래 표는 산업용 FDM 및 DLP 프린팅 기술의 매우 고수준 비교입니다. 간결함을 위해 표는 대략적인 특징만 담고 있습니다. 특정 사양이나 세부 사항은 당사 웹사이트를 참조하거나 전문가에게 문의하십시오.
Stratasys에서는 정전기 민감 응용 분야에 적합한 네 가지 소재를 보유하고 있습니다: FDM 프린터용 세 가지 소재와 DLP 프린터용 한 가지 소재입니다. 아래 비교표는 각 소재의 주요 특징을 요약한 것입니다. 자세한 내용은 지역 Stratasys 담당자에게 문의하십시오.
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Parameter |
Antero® 840CN03 | |||
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ESD Range [Ω/sq] |
106 – 108 |
104 – 109 |
104 – 109 |
104 –109 |
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Smallest Feature [µm] |
90 (XY) 100 (Z) |
127 (Z) |
127 (Z) |
127 (Z) |
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Elongation at Break [%] |
2 |
12 (XZ) 1.9 (ZX) |
3.4 (XZ) 1.59 (ZX) |
5.2 (XZ) 2.7 (ZX) |
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Yield Strengh [MPa] |
45-50 |
93.9 (XZ) 53.1 (ZX) |
35.4 (XZ) No yield (ZX) |
49.4 (XZ) 37.9 (ZX) |
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Modulus [GPa] |
2.8-3 |
2.94 (XZ) 2.88 (ZX) |
2.69 (XZ) 2.28 (ZX) |
1.96 (XZ) 1.81 (ZX) |
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HDT |
>200 °C |
~ 155 °C |
~ 100 °C |
~ 145 °C |
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Cost |
Lower |
Higher |
Lower |
Lower |
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Other |
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Low outgassing, chemically resistant |
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ESD 재료는 주로 전자 제품 하우징 및 인클로저를 포함한 전자 제조 분야에서 사용됩니다. 항공우주 및 방위 산업부터 자동차, 운송, 소비자 가전 제품에 이르기까지 전자 부품이 활용되는 모든 시장(오늘날 거의 모든 분야를 포함)에서는 ESD 보호가 필요합니다.
기존 제조 방식 대신 Stratasys ESD 소재로 3D 프린팅을 선택하면 다음과 같은 여러 이점이 있습니다:
부품에 심각한 물리적 또는 화학적 손상이 없는 한, ESD 수명은 부품의 수명과 동일합니다.
사출 성형은 금형 설계에 매우 높은 초기 비용이 발생합니다. 이는 대량 생산에 적합합니다. 생산량이 많을수록 초기 비용을 더 많은 부품에 분산할 수 있어 부품당 비용이 낮아지기 때문입니다. 반면 3D 프린팅으로 제작하는 정전기 방지 부품은 첫 번째 부품과 천 번째 부품의 비용이 동일합니다. 이는 중소량 생산이나 맞춤형 프로토타입, 공구, 생산 부품에 이상적입니다.
부품의 형상과 크기에 따라 3D 프린팅은 일반적으로 5,000개 이하의 배치 생산 시 더 비용 효율적입니다. 특정 부품을 염두에 두고 계시다면, 당사 전문가들이 전환점을 계산해 드릴 수 있습니다.
지멘스 AG는 공정 자동화 플랜트에서 민감한 전자 부품과 밀접하게 상호작용하는 로봇 그리퍼 제작에 ESD 3D 프린팅을 활용했습니다.
리버티 일렉트로닉스는 구조용 에폭시의 고온 경화 공정 중 세라믹 커패시터와 온도 센서를 고정하는 픽스처 제작에 ESD 3D 프린팅이 최적의 솔루션임을 확인했습니다.
록히드 마틴은 우주 비행의 가장 엄격한 요구 사항을 견딜 수 있는 부품을 제작하기 위해 ESD 3D 소재를 사용했습니다. 그들의 표현을 빌리자면, 3D 프린팅은 기술적 성능, 비용, 속도라는 세 가지 요소를 동시에 달성합니다. 전통적인 제조 방식에서는 항상 “세 가지 중 두 가지만 선택하라”는 격언이 있었습니다.
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