漢斯勒集團 利用具有 Ultimaker 開放式線材系統的 Kimya ABS-ESD 線材

該部件必須由兩個獨立的部件組成，在機器的生命週期內可以輕鬆拆卸和重新組裝。進一步增加挑戰的是，客戶需要將 300 個這樣的部件集成到現有生產線中。每年生產兩次，每批 150 件，同時遵守精確的交貨時間表。

考慮到這一點——並且由於其線材與 Haenssler Group 的Ultimaker S5 3D 打印機兼容——Haenssler Group 與 3D 打印材料製造商 Kimya 合作。

推進 Kimya ABS-ESD 線材 

Kimya ABS-ESD 線材是一種工程級材料，經證明可滿足必要的要求，同時可在 Ultimaker S5 等桌面打印機上進行處理。 

線材所基於的 ABS 基體可確保足夠的抗衝擊性（夏比，10.9 KJ/m²）和耐熱性（高達 90 °C），以及典型的純 ABS 拉伸模量和強度值（見表 1）。 

Kimya ABS-ESD 的專有填料和復合技術使 ESD 性能在復合後的 11 個月內穩定在 10^6 ohm/sp 標稱值左右。此外，為確保每個生產批次在 106-109 ohm/m² 範圍內保持相同的 ESD 性能，在每個批次商業化之前評估表面電阻率（3D 打印樣品的 ASTM 527 標準）。 

有趣的是，眾所周知，線材直徑對 ESD 行為的再現性也有顯著影響。Kimya ABS-ESD 線材直徑的 2.84 毫米 ± 0.0062 毫米（99.999936% 置信區間）的窄分散可在熔體凝固之前實現完美的擠出體積和高度層堆疊。 

因此，在處理ESD 材料時，控制線材直徑更為重要，因為不規則的表面拓撲結構和擠壓不足效應會嚴重影響整個 3D 打印部件表面的高效和均勻電荷傳輸。

Kimya ABS-ESD 打印樣本的電氣和機械特性如下表所示。

定制打印配置文件

Haenssler Group 認為，Kimya 的 ABS-ESD 線材也滿足兩個基本標準：抗靜電 (ESD)以及高達 90°C 的耐溫性。另一個好處是線材的重量。每卷僅重 2.2 公斤，Haenssler Group 能夠更高效地運輸和處理材料，為公司節省了時間和金錢。 

掌握了合適的材料後，Haenssler Group 開始了零件的設計階段，通過加入內部真空來優化其絕緣性能。然而，在打印時，Haenssler Group 觀察到分層痕跡和流動缺陷導致的一些缺陷，這些缺陷有時會在打印具有復雜幾何形狀的大幅面零件時發生。Haenssler Group 通知了 Kimya，要求對問題進行分析——以及解決方案建議——以定制打印配置文件的形式出現。

“當我們遇到打印缺陷時，Kimya 迅速做出反應，建立了能夠提供所需質量水平的打印配置文件。因此，我們能夠在截止日期前生產出零件，”Haenssler Group 的 3D 工程師 Dirk Olbert 說。

使用材料的打印配置文件使 Haenssler Group 能夠更快地驗證最終部件的屬性——這是使公司能夠輕鬆適應不斷變化的市場需求的首要優勢。它還突出了 3D 打印——表明價格合理且可靠的 3D 打印機提供的技術與高質量和經過硬件驗證的材料相結合，可以提高生產率並縮短產品（或服務）的上市時間。

計劃掃描

ESD 安全性能受表面缺陷的影響很大，這將不可避免地改變電荷的耗散。這意味著 Haenssler Group 的部件除了滿足視覺和完整性要求外，還必須在 ESD 行為和尺寸精度方面具有可重複性。

在 Haenssler Group 每年生產的 300 個單元中，選擇了一組在多台 Ultimaker S5 3D 打印機上打印的 10 個樣本，通過卡尺對最具代表性的特徵進行手動尺寸分析。下圖顯示了與目標尺寸 A、B、C、E、F 的最小變化（低於 ± 0.2 毫米）和與尺寸 D 的 8 毫米目標的可預測變化 -0.3 毫米。總的來說，所有樣本都報告了良好的精度水平和批次間的重現性，不同樣品之間測試的所有尺寸的差異都可以忽略不計。

為了全面評估整個打印對象的表面質量，Haenssler Group 工程師使用 GOM Atos Core 3D 掃描儀對選定數量的打印部件進行了高分辨率 3D 掃描分析。

掃描生成的彩色圖顯示了理想 CAD 模型與實際掃描部件之間的相對偏差。然後它為尺寸精度生成一個通過/不通過過濾器，閾值為 0.3 毫米。圖上的紅色標記區域，隨機分佈在圓柱區域的Z方向，起源於亞毫米殘留物（偏差大於0.3mm）。使用 P240 砂紙通過最少和簡單的後處理消除了該殘留物，並充分去除了表面缺陷並消除了潛在的電荷聚集點。

這使 Haenssler Group 能夠創建 ABS-ESD 優化的打印配置文件，該配置文件與經過適當校準的 Ultimaker S5 相結合，使零件具有可接受的公差限制並且批次間的尺寸變化很小。

夥伴力量

根據形貌和尺寸分析確定，Ultimaker S5 打印機上的 Kimya ABS-ESD 可加工性 – 結合其受控的 ESD 行為 – 使 Haenssler Group 能夠驗證 3D 打印作為一種製造技術來生產中等批量的隔離器組件。Kimya、Haenssler Group 和 Ultimaker 通過其精確的3D 打印機和開放式材料系統，共同開發了滿足高度特定客戶需求的定制解決方案。此外，Haenssler Group 報告說，與傳統銑削相比，每個零件的材料浪費減少了 60-80%。

該項目還能夠在相對較短的時間內完成——使客戶能夠不間斷地繼續生產。

“我們與 Kimya 的合作非常有益，”Haenssler Group 營銷經理 Adrian Heinrich 表示，“Kimya 的團隊展示了其可靠性和專業知識，尤其是考慮到該項目極具挑戰性的性質。我們確信我們將進一步合作將來，將其 3D 燈絲用於其他項目。”