一, Szerkezeti tervezési alapelvek: Átállás a mechanikai modellekről a funkcionális integrációra
1. Három-dimenziós méhsejt szerkezet: az energiaveszteség fő módja
A chipek és az optikai lencsék két példa a nagy pontosságú{0}elektronikai termékekre, amelyek nagyon érzékenyek az ütési energiára. A fröccsöntött cellulóz biomimetikus méhsejt szerkezete az ütközési energiát számos különálló egységre terjeszti. Például egy márkájú lidar csomagolás hatszögletű méhsejt sejteket tartalmaz, amelyek mindkét oldalon 8 mm hosszúak és 0,5 mm vastagok a falakon. A csúcsgyorsulás 1200 g-ról normál EPS habról 380 g-ra csökkent az 1,2 méteres ejtési teszt során, ami megvédte a belső precíziós szerkezetet.
Tervezési pontok:
Az egység méretének optimalizálása: A méhsejt alakú egység oldalhosszának a termékhez viszonyított képarányát célszerű 1:5 és 1:8 között tartani, a cikk súlyától és méretétől függően.
Falvastagság-gradiens kialakítása: A fal merevebbé tételéhez ezen a területen tegye 0,8 mm vastagra a termék oldalán. Annak érdekében, hogy jobban elnyelje az energiát, tegye 0,3 mm vastagságúra kívülről.
A dinamikus szimuláció ellenőrzése: Az LS-DYNA szoftverrel szimuláljon egy 1,5 méteres zuhanást, és keresse meg a méhsejt alakú elrendezéshez a legjobb szöget (általában 45 fok az ütközés irányához képest).
2. Kompozit anyagok megerősítése: a cellulóz teljesítmény határain túlmutató
A tipikus cellulózöntés rugalmassági modulusa mindössze 0,2–0,5 GPa, ami megnehezíti a nehéz berendezések, például szerverek és ipari vezérlők kitartását. Nanocellulóz (NCC) vagy szénszálas (CF) erősítőanyagok hozzáadásával a modulus 2 és 5 GPa közé emelkedhet. Például a Huawei Mate 60 akkumulátorcsomagolása kompozit cellulózból készül, amely 30%-ban üvegszálból áll. Az 50 kg-os halmozási tesztben a torzítás mindössze 1,2 mm, ami 76%-kal kisebb, mint a tiszta cellulóz esetében.
Anyagképlet megtervezése:
Anyagosztály hozzáadásának hatása a teljesítményjavítási arányhoz
A nanocellulóz (NCC) szakítószilárdsága 5-10%-kal nő, a vízfelvételi ráta pedig 30%-kal csökken.
A szénszál (CF) rugalmassági modulusa 15-20%-kal, vezetőképessége pedig 300%-kal magasabb.
Az 5–8%-os hőállóságú bio-alapú gyanta 120 fokra emelkedett, miközben továbbra is biológiailag lebomlik.
3. Funkcionális bevonatok integrálása: Számos akadály készítése a védelem érdekében
A statikus elektromosság, az elektromágneses interferencia (EMI) és a mikrobiológiai szennyeződés mind problémákat okozhat a nagy-precíziós elektronikai termékekben. A felületbevonat technológiájával elérheti az "antisztatikus+árnyékoló+antibakteriális" hatást:
Adjon hozzá 2–5% kormot vagy grafént a felülethez, hogy kevésbé ellenálló legyen az elektromossággal szemben (10 ⁶–10 ⁹ Ω/m²), amely megfelel az IEC 61340–5–1 szabványnak.
Bevonat elektromágneses árnyékoláshoz: Nikkel{0}}szálas (5 μm) kompozit burkolat, amely 60%-kal csökkenti a tömeget a tipikus fémárnyékoláshoz képest, és 40 dB hangot blokkol az 1-18 GHz-es frekvenciatartományban.
Antibakteriális bevonat: Nano ezüstionokkal kezelve (Ag + koncentráció 50ppm), megakadályozza az Escherichia coli és a Staphylococcus aureus több mint 99%-ának növekedését.
2, Főbb technológiai paraméterek: pontos vezérlés a labortól a tömeggyártásig
1. A formázási folyamat beállításainak jobb működése
Az öntött cellulóz mechanikai tulajdonságait közvetlenül befolyásolja a sűrűsége (0,4-0,8 g/cm³). Nagyon pontos sűrűségszabályozás érhető el a hőmérséklet (180-250 fok), a nyomás (5-10 MPa) és a tartási idő (10-30 másodperc) változtatásával a melegpréselési folyamat során.
Alacsony sűrűségű (0,4–0,5 g/cm³): könnyű párnázó csomagokhoz, például mobiltelefonokhoz és fejhallgatókhoz jó. Az ütés akár 85%-át képes elnyelni.
Nagy sűrűség (0,6–0,8 g/cm³): nagy gépek, például szerverek és ipari robotok támogatására szolgál. Akár 15-20 MPa nyomást is képes elviselni.
A Dell XPS 13 notebook csomagolása gradiens sűrűségű kialakítású, az alsó tartóterületen 0,7 g/cm³, a felső pufferterületen pedig 0,45 g/cm³. A képernyő sérülési aránya 18%-ról 3%-ra csökkent, amikor a ejtési teszt 1,5 méter volt.
2. Kiszerelési lejtő és kivágási sugár: Azon elektronikus eszközökön, amelyeknek nagyon precíznek kell lenniük, nagyon precíz csomagolásra van szükségük (tűrés ± 0,1 mm), és a formából való kibontási lejtőt és a kivágás sugarát szigorúan ellenőrizni kell.
Formázási lejtés: A belső üreg lejtése 1-3 fok, míg a külső fal lejtése 0,5-1 fok. Ez megakadályozza, hogy a termék elakadjon, vagy a csomag alakja megváltozzon.
Lekerekítési sugár: R3-R5mm lekerekített sarkokat alkalmazunk a szerkezet alacsonyabb feszültségkoncentrációra való átmenetében (40%-kal csökkentett feszültségkoncentrációs tényező).
A szimuláció ellenőrzése: Az ANSYS Workbench segítségével a bontási folyamat modellezésére és a legjobb lejtő- és szegélykombináció megtalálására az öntőforma élettartama 50 000 használatról 200 000 felhasználásra nőtt.
3. Együttműködő tervezés több üreggel
Több-üreges kialakítás szükséges a több részből álló elektronikus eszközökhöz (például drónokhoz és orvosi berendezésekhez), hogy önmagukban is megfelelő elhelyezést és védelmet biztosítsanak:
Független kamra: Minden magrésznek, akárcsak a chipnek vagy a motornak, van saját kamrája, amelynek mérete ± 0,05 mm, hogy ne ütközzenek egymásnak mozgás közben.
Csatlakozó csatorna: Az egyenletes légnyomás és a doboz könnyebb kinyitása érdekében helyezzen 0,5 mm széles légzőnyílásokat a kamrák közé.
A DJI Mavic 3 drón tokban érkezik, 12 üreggel, amelyek mindegyike saját nyílással rendelkezik az akkumulátor, a gimbal és a pengék számára. A kicsomagolás közbeni sérülés mértéke 3%-ról 0,2%-ra csökkent.
3, Gyakori felhasználási eset a fogyasztói elektronikai cikkekhez és az ipari berendezésekhez.
1. Nagy-pontosságú forgácscsomagolás: mikrométeres szinten védő megoldás
Az adott márkától származó 5 nm-es technológiai chipek csomagolásának meg kell felelnie az alábbi szabványoknak:
Nem statikus: A felületi ellenállás kisebb vagy egyenlő, mint 10 ΩΩ/sq.
Nedvességállóság: a nedvességfelvétel sebességének 2%-nál kisebbnek kell lennie (85%-os páratartalmú légkörben 48 órán keresztül).
Puffer: 1 méteres esés: csúcsgyorsulás 500g
Válasz:
Nanocellulóz erősítésű cellulóz (NCC 8% + üvegszál 15%) az anyag.
Felépítés: Dupla{0}}rétegű méhsejt kialakítás, 6 mm-es oldalhosszúsággal a felső méhsejtben és 10 mm-es oldalhosszal az alsó méhsejtben.
Bevonat: grafén antisztatikus-bevonat (2 μm vastag) + kovaföld, nedvességálló-bevonat (5 μm vastag)
A teszt eredményei:
Leejtési teszt: 1,2 méter lejjebb, 420 g maximális gyorsulás
Nedvességállósági teszt: 85% páratartalom, 1,8% nedvességfelvételi sebesség 48 óra alatt
Elektrosztatikus energia vizsgálata: Felületi ellenállás: 6,2 × 10 ΩΩ/m²
2. Orvosi berendezések csomagolása: két megoldandó probléma: tisztán és biztonságosan tartása
Az adott márkától származó hordozható ultrahang-diagnosztikai műszer csomagolásának meg kell felelnie az alábbi szabványoknak:
Aszeptikus követelmény: Megfelel az ISO 11737-1 orvosi minőségű szabványnak
Puffer teljesítmény: 1,5 méteres esés nem árt neki.
Környezetvédelmi megfelelőség: T Ü V Ausztria megerősítette, hogy 100%-ban újrahasznosítható és biológiailag lebomlik.
Bambuszrost (60%), bio-alapú gyanta (20%) és nano ezüst antibakteriális szer (0,5%) alkotja az anyagot.
Szerkezet: 3D hálós támaszték és független üreg elhelyezkedés
burkolat: 8 μm vastag, PLA biológiailag lebomló, nedvességálló-burkolat
A teszt eredményei:
Mikrobás vizsgálat: az Escherichia coli és a Staphylococcus aureus 99,9%-át leállították.
Ejtési teszt: 1,5 méteres esés, 0,3 mm-es szonda mozgása
Lebomlási teszt: 180 nap elteltével az ipari komposzt lebomlási rátája 92%.
