一, Drie grote technische problemen met complexe structurele positionering
Bij het verpakken van elektronische apparaten moeten drie dingen tegelijkertijd waar zijn: ze moeten nauwkeurig zijn in hun positionering, goede demping bieden en sterk genoeg zijn om het gewicht te dragen. Met behulp van spuitgiettechnologie kunnen traditionele kunststoffen gemakkelijk op millimeterniveau- worden gepositioneerd. Vormpulp zal op de lange termijn echter tegen de volgende problemen aanlopen vanwege de eigenschappen van de materialen en de beperkingen van het proces:
Verschillende soorten materialen
Natuurlijke materialen zoals suikerrietbagasse en bamboevezels worden gebruikt om vormpulp te maken. De lengte, diameter en chemische samenstelling van de vezels veranderen afhankelijk van het type grondstof, waar het vandaan komt en zelfs het seizoen. De vezels in suikerrietbagasse zijn bijvoorbeeld gewoonlijk 1,0–1,8 mm lang, maar de vezels in naaldhout kunnen 2–4 mm lang zijn. Deze natuurlijke variatie zorgt ervoor dat de waterfiltereffectiviteit, de vormefficiëntie en de mechanische sterkte van de pulp veranderen, wat een directe invloed heeft op de maatvastheid van complexe structuren.
Vervorming van proceskrimp
In eerste instantie is vormpulp een blanco papier dat tot 75-80% water kan bevatten. Wanneer het product droogt, verdampt het water erin, waardoor het 2 à 5% krimpt. De hoeveelheid krimp varieert sterk van portie tot portie. Het kan moeilijk zijn om de richting van de krimp te beheersen met traditionele methoden, wat gemakkelijk kan leiden tot kromtrekken of draaiende vervorming en de nauwkeurigheid van de positioneringsstructuur kan beïnvloeden.
Structurele kracht die nergens op slaat
De positioneringsstructuur moet zich nauwkeurig aanpassen aan het oppervlak van het product, terwijl de bufferstructuur flexibiliteit moet bieden door middel van holtes en verticale balken. Als de materiaaldikte alleen maar wordt verhoogd om het sterker te maken, zullen de bufferprestaties eronder lijden. Als er te veel wordt vertrouwd op het ontwerp van de holte, kan dit er ook voor zorgen dat de lokale sterkte te zwak is, omdat de vezels niet gelijkmatig verdeeld zijn.
2, Baanbrekende oplossing: totale innovatie van materialen tot processen
Als reactie op de hierboven genoemde problemen heeft de industrie technologische vooruitgang geboekt bij het positioneren van gevormde pulp in gecompliceerde structuren via drie hoofdmethoden: het veranderen van het materiaal, het verbeteren van het proces en het ontwerpen van de structuur.
1. Materiaal veranderen: vezelcomposiet en additieve technologie
Door de vezelverhouding te veranderen en nuttige ingrediënten toe te voegen, worden de prestaties van de mest sterk verbeterd.
Vezelcomposiettechnologie: het combineren van lange vezels (zoals naaldhout) met korte vezels (zoals suikerrietbagasse) om de structuur sterker te maken en gaten op te vullen om de dichtheid gelijkmatiger te maken. Eén elektronicamerk gebruikt bijvoorbeeld een mix van 60% naaldhoutvezels en 40% suikerrietbagassevezels in zijn verpakkingen. Dit maakt de positioneringsgroef nauwkeuriger tot op ± 0,2 mm.
Hoe Enhancer te gebruiken: Door thermohardende hars of nanocellulose toe te voegen om een cross{0}}verbonden netwerk te creëren tijdens het hoge- drukproces, wordt het materiaal stijver. Volgens experimentele gegevens verbetert het toevoegen van 3% nanocellulose aan gevormde pulp de buigsterkte met 40%, terwijl het elastische vervormingsvermogen op 20% blijft.
Vochtbestendige behandeling-: de toevoeging van aluminiumsulfaat of silaankoppelingsmiddel zorgt ervoor dat de vezels minder snel vocht absorberen en voorkomt dat hun grootte te veel verandert als de luchtvochtigheid verandert. Bij een vochtigheidsgraad van 90% daalde het formaatveranderingspercentage van het vochtbestendig behandelde pakket van 0,8% naar 0,3%.
2. Procesoptimalisatie: betere controle en automatisering
Nieuwe ideeën voor het natte persproces: het wordt snel verplaatst naar de vormmal voor hoge-drukextrusie en droging nadat het is gevormd. Deze "eenstapsmethode" vermindert de vervorming tijdens het natte overdrachtsproces van knuppels. Een bepaald bedrijf maakt een verpakkingsvoering voor mobiele telefoons met behulp van natte perstechnologie. De dieptetolerantie van de plaatsingsgroef wordt aangepast tot binnen ± 0,15 mm.
Bij het heetpersen van mallen worden verwarmingselementen in de vormmal ingebouwd om de verdamping van water te versnellen door warmte over te dragen door contact. Tegelijkertijd wordt een druk van 0,5 tot 1,5 MPa uitgeoefend om krimpvervorming te stoppen. Deze aanpak vermindert de hoeveelheid energie die nodig is om dingen te drogen met 35% en maakt het vochtgehalte van de producten gelijkmatiger, tot op ± 1,5%.
Geautomatiseerd positioneringssysteem: toevoeging van servoaandrijfmodules en hoge-precisiesensoren om de locatie van de matrijs in realtime te wijzigen. Met een gepatenteerde methode kunt u bijvoorbeeld de vaste mal tot op de micrometer nauwkeurig wijzigen door gebruik te maken van schuifrails en verstelbare positioneringsblokken. Dit verkort de tijd die nodig is om de mal te installeren en uit te lijnen van 10 minuten naar 2 minuten.
3. Ontwerp van de constructie: Samenwerken om de holle, verticale wapening en het gebogen oppervlak te ontwerpen
Biomimetisch ontwerp en topologie-optimalisatie kunnen worden gebruikt om een geïntegreerde structuur te bouwen die "positioneert, buffert en draagt".
Coördinatie tussen de spouw en de wapening: in het plaatsingsgebied wordt gebruik gemaakt van dichte wapening om de structuur stijver te maken, terwijl in het buffergebied honingraat- of golvende holtes worden gebruikt om de impact te absorberen. Een laptop wordt bijvoorbeeld geleverd met verticale balken van 0,5 mm dik rond de plaatsingsgroef. Deze staven maken de lokale druksterkte drie keer sterker en verspreiden de impactkracht over het hele pakket via de holte.
Ontwerp voor montage op het oppervlak: Om asymmetrische oppervlakken te maken, kopieert u de vorm van het oppervlak van het product en gebruikt u geometrische beperkingen om de exacte positie te verkrijgen. Een speciaal type oortelefoonverpakking maakt gebruik van 3D-scantechnologie om een model van het product te maken en vervolgens het binnenbekledingsoppervlak om te keren, zodat de oortelefoon en de verpakking elkaar 50% meer raken. De positioneringsfout bedraagt minder dan 0,1 mm.
Op processen-gebaseerde structurele compensatie: maak compensatiecurven voor krimpvervorming en gebruik omgekeerde voor-vervorming om maatveranderingen die optreden tijdens het drogen te compenseren. Houd bijvoorbeeld 0,3% van de krimptolerantie van de lange zijde opzij om er zeker van te zijn dat de uiteindelijke productgrootte voldoet aan de ontwerpspecificaties.
3, Gebruik in de industrie: van laboratorium tot massaproductie
Technologische innovaties hebben ervoor gezorgd dat gegoten pulp een populaire keuze is geworden voor elektrische verpakkingen.
De Huawei Mate 60 Pro is een hoogwaardige mobiele telefoon- met een voering van gegoten papierpulp en een hol ontwerp waardoor de ruimte tussen het scherm en de behuizing respectievelijk 2 mm en 3 mm bedraagt. Tegelijkertijd bereikt de totale druksterkte van de verpakking 15 kPa, wat voldoende is om aan de transporttestcriteria te voldoen. Dit is te danken aan de verticale ribbenstructuur.
Precisiebescherming van accessoires: de verpakking voor de DJI drone-gimbal heeft een meerlaags ontwerp. De bovenste laag houdt het cardanische lichaam op zijn plaats met gebogen groeven, terwijl de onderste laag de motor en sensor beschermt met een honingraatstructuur. Dit verlaagt het productschadepercentage van 0,8% naar 0,2%.
Verpakking voor draagbare apparaten: de verpakking van de Apple Watch Series 9 heeft een dubbel-laags gevormde pulpstructuur. De buitenste laag is ontworpen om de doos sterker te maken met een gegolfd ontwerp, en de binnenste laag heeft een microholte die de horlogekast en de band op hun plaats houdt, zodat ze tijdens het transport niet trillen.
