一, Trīs lielas tehniskas problēmas ar sarežģītu strukturālo pozicionēšanu
Iepakojot elektroniskās ierīces, vienlaikus ir jābūt patiesām trim lietām: tām jābūt precīzām pozicionēšanai, jānodrošina laba amortizācija un pietiekami izturīga, lai noturētu svaru. Izmantojot iesmidzināšanas liešanas tehnoloģiju, tradicionālā plastmasa var viegli sasniegt milimetru{1}}līmeni. Tomēr veidņotā celuloze ilgtermiņā saskarsies ar šādām problēmām materiālu īpašību un procesa ierobežojumu dēļ:
Dažādu veidu materiāli
Veidotās celulozes ražošanai tiek izmantoti dabīgi materiāli, piemēram, cukurniedru cukurniedres un bambusa šķiedra. Šķiedru garums, diametrs un ķīmiskais sastāvs mainās atkarībā no izejmateriāla veida, no kurienes tās nākušas un pat sezonas. Piemēram, cukurniedru koku šķiedras parasti ir 1,0–1,8 mm garas, bet skujkoku koksnē šķiedras var būt 2–4 mm garas. Šīs dabiskās izmaiņas izraisa celulozes ūdens filtrēšanas efektivitātes, formēšanas efektivitātes un mehāniskās izturības izmaiņas, kas tieši ietekmē sarežģītu konstrukciju izmēru stabilitāti.
Procesa saraušanās deformācija
Sākumā formējamā masa ir slapja papīra sagatave, kas var saturēt līdz 75–80% ūdens. Produktam izžūstot, tajā esošais ūdens iztvaiko, izraisot tā saraušanos par 2–5%. Saraušanās daudzums dažādās porcijās ir ļoti atšķirīgs. Var būt grūti pārvaldīt saraušanās virzienu ar tradicionālajām metodēm, kas var viegli izraisīt deformāciju vai deformāciju un ietekmēt pozicionēšanas struktūras precizitāti.
Strukturāls spēks, kam nav jēgas
Pozicionēšanas struktūrai precīzi jāatbilst izstrādājuma virsmai, savukārt bufera struktūrai ir jāpiedāvā elastība caur tukšumiem un vertikāliem stieņiem. Ja materiāla biezums tiek palielināts tikai tāpēc, lai padarītu to stiprāku, buferizācijas veiktspēja cietīs. Ja pārāk daudz paļaujas uz dobuma dizainu, tas var izraisīt arī pārāk vāju vietējo izturību, jo šķiedras nav vienmērīgi sadalītas.
2, Izrāviens risinājums: pilnīga inovācija no materiāliem līdz procesiem
Reaģējot uz iepriekš minētajām problēmām, nozare ir panākusi tehnoloģisku progresu formētās celulozes pozicionēšanā sarežģītās konstrukcijās, izmantojot trīs galvenās metodes: mainot materiālu, uzlabojot procesu un projektējot struktūru.
1. Materiāla maiņa: Fiber Composite and Additive Technology
Mainot šķiedru attiecību un pievienojot noderīgas sastāvdaļas, vircas darbība tiek ievērojami uzlabota.
Šķiedru kompozītmateriālu tehnoloģija: garu šķiedru (piemēram, skuju koku) apvienošana ar īsām šķiedrām (piemēram, cukurniedru bagasu), lai padarītu struktūru stiprāku un aizpildītu spraugas, lai blīvums būtu vienmērīgāks. Piemēram, viena zīmola elektronikas iepakojumā ir 60% skujkoku koksnes šķiedras un 40% cukurniedru šķiedru maisījums. Tas padara pozicionēšanas rievu precīzāku ar precizitāti ± 0,2 mm.
Pastiprinātāja lietošana: pievienojot termoreaktīvos sveķus vai nanocelulozi, lai izveidotu šķērssavienotu{0}}tīklu augsta spiediena karstās presēšanas procesā,{1}}materiāls kļūst stingrāks. Saskaņā ar eksperimentālajiem datiem, 3% nanocelulozes pievienošana formētai celulozes masai palielina lieces izturību par 40%, vienlaikus saglabājot elastīgās deformācijas spēju 20%.
Mitruma{0}}izturīga apstrāde: alumīnija sulfāta vai silāna savienojuma pievienošana samazina šķiedru iespējamību absorbēt mitrumu un neļauj to izmēriem pārāk daudz mainīties, mainoties mitrumam. Ja mitruma līmenis ir 90%, mitrumaizturīgi apstrādātā iepakojuma izmēra maiņas ātrums samazinājās no 0,8% līdz 0,3%.
2. Procesa optimizācija: labāka kontrole un automatizācija
Jaunas idejas mitrās presēšanas procesam: pēc formēšanas tas tiek ātri pārvietots uz formēšanas veidni augsta spiediena ekstrūzijai{0}}un žāvēšanai. Šī "viena soļa metode" samazina deformāciju mitrās sagataves pārvietošanas procesā. Konkrēts uzņēmums ražo mobilo tālruņu iepakojuma starpliku, izmantojot mitrās presēšanas tehnoloģiju. Ievietošanas rievas dziļuma pielaide ir noregulēta ± 0,15 mm robežās.
Formas karstās presēšanas žāvēšanas tehnoloģijā sildelementi ir iebūvēti formas veidnē, lai paātrinātu ūdens iztvaikošanu, pārnesot siltumu caur kontaktu. Tajā pašā laikā tiek pielikts spiediens no 0,5 līdz 1,5 MPa, lai apturētu saraušanās deformāciju. Šī pieeja samazina lietu žāvēšanai nepieciešamo enerģijas daudzumu par 35% un padara produktu mitruma saturu vienmērīgāku ± 1,5% robežās.
Automatizēta pozicionēšanas sistēma: servo piedziņas moduļu un augstas{0}}precizitātes sensoru pievienošana, lai mainītu veidnes atrašanās vietu reāllaikā. Piemēram, patentēta metode ļauj mainīt fiksēto veidni mikrometra robežās, izmantojot bīdāmās sliedes un regulējamus pozicionēšanas blokus. Tas samazina laiku, kas nepieciešams veidnes uzstādīšanai un izlīdzināšanai, no 10 minūtēm līdz 2 minūtēm.
3. Konstrukcijas projektēšana: Strādājot kopā, lai izstrādātu dobu, vertikālu stiegrojumu un izliektu virsmu
Biomimētisko dizainu un topoloģijas optimizāciju var izmantot, lai izveidotu integrētu struktūru, kas "pozicionē, buferē un pārnēsā".
Koordinācija starp dobumu un stiegrojumu: novietošanas zonā tiek izmantots blīvs stiegrojums, lai padarītu konstrukciju stingrāku, savukārt bufera zonā trieciena absorbēšanai tiek izmantoti šūnveida vai viļņaini dobumi. Piemēram, klēpjdatoram ir 0,5 mm biezi vertikāli stieņi ap izvietojuma rievu. Šie stieņi padara vietējo spiedes izturību trīs reizes spēcīgāku un izplata trieciena spēku pa visu iepakojumu cauri dobumam.
Virsmas montāžas dizains: lai izveidotu asimetriskas virsmas, kopējiet izstrādājuma virsmas formu un izmantojiet ģeometriskus ierobežojumus, lai iegūtu precīzu pozīciju. Īpašs austiņu iepakojuma veids izmanto 3D skenēšanas tehnoloģiju, lai izveidotu izstrādājuma modeli un pēc tam apgrieztu iekšējo apšuvuma virsmu, lai austiņas un iepakojums saskartos par 50% vairāk. Pozicionēšanas kļūda ir mazāka par 0,1 mm.
Uz procesu balstīta-strukturāla kompensācija: izveidojiet saraušanās deformācijas kompensācijas līknes un izmantojiet apgrieztu pirms-deformāciju, lai kompensētu izmēru izmaiņas, kas notiek žāvēšanas laikā. Piemēram, atlieciet 0,3% no garās malas saraušanās pielaides, lai pārliecinātos, ka gala produkta izmērs atbilst konstrukcijas specifikācijām.
3, izmantošana rūpniecībā: no laboratorijas līdz masveida ražošanai
Tehnoloģiju inovācijas ir padarījušas formēto celulozi par populāru izvēli elektriskajam iepakojumam.
Huawei Mate 60 Pro ir augstākās klases mobilais tālrunis-, kam ir formēta papīra masas oderējums un dobs dizains, kas nodrošina atstarpi starp ekrānu un korpusu attiecīgi 2 mm un 3 mm. Tajā pašā laikā iepakojuma kopējā spiedes izturība sasniedz 15 kPa, kas ir pietiekami, lai izturētu transportēšanas pārbaudes kritērijus. Tas ir pateicoties vertikālajai ribu struktūrai.
Precīza piederumu aizsardzība: DJI drona kardāna iepakojumam ir daudzslāņu dizains. Augšējais slānis notur kardāna korpusu vietā ar izliektām rievām, bet apakšējais slānis aizsargā motoru un sensoru ar šūnveida struktūru. Tas samazina produkta bojājumu līmeni no 0,8% līdz 0,2%.
Iepakojums valkājamām ierīcēm: Apple Watch Series 9 iepakojuma kastītei ir divslāņu celulozes struktūra. Ārējais slānis ir izveidots, lai padarītu kastīti stiprāku ar gofrētu dizainu, un iekšējā slānī ir mikro dobums, kas notur pulksteņa korpusu un siksnu vietā, lai tie pārvadāšanas laikā nedrebētu.
