一, Structurele ontwerpprincipes: overgang van mechanische modellen naar functionele integratie
1. Drie-dimensionale honingraatstructuur: de belangrijkste manier waarop energie verloren gaat
Chips en optische lenzen zijn twee voorbeelden van elektronische producten met hoge-precisie die zeer gevoelig zijn voor impactenergie. De biomimetische honingraatstructuur van gegoten pulp verspreidt de impactenergie naar veel afzonderlijke eenheden. Een merk lidar-verpakkingen beschikt bijvoorbeeld over zeshoekige honingraatcellen die aan elke kant 8 mm lang zijn en aan de wanden 0,5 mm dik. De piekversnelling daalde van 1200 gram regulier EPS-schuim naar 380 gram in de valtest van 1,2 meter, waardoor de interne precisiestructuur werd beschermd.
Ontwerppunten:
De grootte van de eenheid optimaliseren: Het is het beste om de verhouding tussen de zijlengte en de productbeeldverhouding van de honingraateenheid tussen 1:5 en 1:8 te houden, afhankelijk van het gewicht en de grootte van het artikel.
Ontwerp voor wanddikteverloop: Om de wand op dat gebied stijver te maken, maakt u deze aan de productzijde 0,8 mm dik. Om het beter te maken in het absorberen van energie, moet je het aan de buitenkant 0,3 mm dik maken.
Verificatie van dynamische simulatie: gebruik LS-DYNA-software om een val van 1,5 meter te simuleren en de beste hoek voor de honingraatindeling te vinden (doorgaans 45 graden ten opzichte van de botsrichting).
2. Versterking van composietmateriaal: overschrijdt de grenzen van de pulpprestaties
De elasticiteitsmodulus van typisch pulpgieten is slechts 0,2–0,5 GPa, wat het moeilijk maakt voor zware apparatuur zoals servers en industriële controllers om stand te houden. Het toevoegen van versterkingsmaterialen van nanocellulose (NCC) of koolstofvezel (CF) kan de modulus verhogen tot tussen 2 en 5 GPa. De batterijverpakking voor de Huawei Mate 60 is bijvoorbeeld gemaakt van composietpulp dat voor 30% uit glasvezel bestaat. De vervorming bij een stapeltest van 50 kg bedraagt slechts 1,2 mm, wat 76% minder is dan bij pure pulp.
Een formule voor materialen ontwerpen:
Effect van het toevoegen van een materiaalklasse aan de prestatieverbeteringsratio
De treksterkte van nanocellulose (NCC) gaat met 5-10% omhoog en de waterabsorptiesnelheid gaat met 30% omlaag.
Koolstofvezel (CF) heeft een 15-20% hogere elasticiteitsmodulus en een 300% hogere geleidbaarheid.
Bio-hars met een temperatuurbestendigheid van 5–8% werd verhoogd tot 120 graden terwijl het nog steeds biologisch afbreekbaar was.
3. Integratie van functionele coatings: het maken van verschillende barrières om te beschermen
Statische elektriciteit, elektromagnetische interferentie (EMI) en microbiologische besmetting kunnen allemaal problemen veroorzaken bij elektronische producten met hoge- precisie. Met oppervlaktecoatingtechnologie kunt u het "anti-statische+afschermende+antibacteriële" effect verkrijgen:
Voeg 2–5% carbon black of grafeen toe aan het oppervlak om het minder bestand te maken tegen elektriciteit (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), wat voldoet aan de IEC 61340–5–1-norm.
Coating voor elektromagnetische afscherming: composietbekleding van vernikkelde vezels (5 μm) die het gewicht met 60% verlaagt in vergelijking met typische metalen afschermingen en 40 dB geluid blokkeert in het frequentiebereik van 1-18 GHz.
Antibacteriële coating: Wanneer behandeld met nano-zilverionen (Ag + concentratie 50 ppm), stopt het de groei van meer dan 99% van de Escherichia coli en Staphylococcus aureus.
2, Belangrijke technologische parameters: exacte controle van het laboratorium tot massaproductie
1. De instellingen voor het gietproces beter laten werken
De mechanische eigenschappen van gevormde pulp worden rechtstreeks beïnvloed door de dichtheid (0,4–0,8 g/cm³). U kunt een zeer nauwkeurige dichtheidscontrole verkrijgen door de temperatuur (180–250 graden), de druk (5–10 MPa) en de houdtijd (10–30 seconden) te wijzigen tijdens het hete persproces.
Lage dichtheid (0,4–0,5 g/cm³): goed voor lichtgewicht schokdempingspakketten zoals mobiele telefoons en hoofdtelefoons. Het kan tot 85% van de impact absorberen.
Hoge dichtheid (0,6–0,8 g/cm³): gebruikt om grote machines zoals servers en industriële robots te ondersteunen. Het kan een druk van maximaal 15-20 MPa aan.
De verpakking voor de Dell XPS 13-notebook heeft een gradiëntdichtheidsontwerp, met een dichtheid van 0,7 g/cm³ in het onderste ondersteuningsgebied en 0,45 g/cm³ in het bovenste buffergebied. Het schermschadepercentage daalde van 18% naar 3% bij de valtest op 1,5 meter hoogte.
2. Ontvormhelling en afrondingsradius: Elektronische apparaten die zeer nauwkeurig moeten zijn, hebben een verpakking nodig die zeer nauwkeurig is (tolerantie ± 0,1 mm), en de ontvormhelling en afrondingsradius moeten strikt worden gecontroleerd.
Ontkistingshelling: De helling van de binnenspouw bedraagt 1 à 3 graden, terwijl de helling van de buitenmuur 0,5 à 1 graad bedraagt. Hierdoor blijft het product niet vastlopen of verandert de verpakking niet van vorm.
Afrondingsradius: R3-R5mm afgeronde hoeken worden gebruikt bij de overgang van de constructie naar een lagere spanningsconcentratie (spanningsconcentratiefactor verlaagd met 40%).
Verificatie van de simulatie: Door ANSYS Workbench te gebruiken om het ontkistingsproces te modelleren en de beste combinatie van helling en afronding te vinden, werd de levensduur van de mal verlengd van 50.000 keer naar 200.000 keer gebruik.
3. Collaboratief ontwerp met verschillende holtes
Er is een ontwerp met meerdere holtes nodig zodat elektronische apparaten met meerdere onderdelen (zoals drones en medische apparatuur) op zichzelf de juiste locatie en bescherming kunnen krijgen:
Onafhankelijke kamer: Elk kernonderdeel, zoals een chip of motor, heeft zijn eigen kamer van ± 0,05 mm groot om te voorkomen dat ze elkaar raken tijdens het verplaatsen.
Verbindingskanaal: Om de luchtdruk gelijkmatig te houden en het openen van de doos gemakkelijker te maken, plaatst u 0,5 mm brede ademhalingsopeningen tussen de kamers.
De DJI Mavic 3-drone wordt geleverd in een koffer met 12 holtes, elk met een eigen slot voor de batterij, cardanische ophanging en bladen. Het schadepercentage tijdens het uitpakken is gedaald van 3% naar 0,2%.
3, Een veelvoorkomend gebruiksscenario is voor consumentenelektronica en industriële apparatuur.
1. Chipverpakking met hoge-precisie: een oplossing die beschermt op micrometerniveau
De verpakking voor 5nm-proceschips van een bepaald merk moet aan deze normen voldoen:
Niet statisch: Oppervlakteweerstand is kleiner dan of gelijk aan 10 ΩΩ/sq.
Vochtbestendigheid: de snelheid waarmee het vocht absorbeert moet minder dan 2% zijn (in een atmosfeer met een luchtvochtigheid van 85% gedurende 48 uur).
Buffer: val van 1 meter: piekversnelling 500 g
Antwoord:
Nanocelluloseversterkte pulp (NCC 8% + glasvezel 15%) is het materiaal.
Structuur: een dubbel-gelaagd honingraatontwerp met een zijlengte van 6 mm aan de bovenste honingraat en een zijlengte van 10 mm aan de onderste honingraat.
Coating: anti{0}}statische coating van grafeen (2 μm dik) + vochtbestendige diatomeeënaarde-coating (5 μm dik)
Resultaten van de test:
Valtest: 1,2 meter naar beneden, maximale acceleratie van 420 g
Test op vochtbestendigheid: 85% vochtigheid, 1,8% vochtopname in 48 uur
Test voor elektrostatische energie: Oppervlakteweerstand: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Verpakkingen voor medische apparatuur: twee problemen die moeten worden opgelost: schoon en veilig houden
De verpakking van een draagbaar echografie-instrument van een bepaald merk moet aan deze normen voldoen:
Aseptische vereisten: Voldoet aan de medische standaard ISO 11737-1
Bufferprestatie: Een val van 1,5 meter kan geen kwaad.
Milieuconformiteit: TÜV Austria heeft bevestigd dat het 100% recyclebaar en biologisch afbreekbaar is.
Bamboevezel (60%), bio-hars (20%) en antibacterieel nanozilver (0,5%) vormen het materiaal.
Structuur: een 3D-mesh-ondersteuning en onafhankelijke spouwlocatie
bedekking: biologisch afbreekbare, vocht-{0}}PLA-bedekking van 8 μm dik
Resultaten van de test:
Microbiële testen: 99,9% van de Escherichia coli en Staphylococcus aureus werden gestopt.
Valtest: val van 1,5 meter, beweging van de sonde 0,3 mm
Afbraaktest: Na 180 dagen had industriële compost een afbraakpercentage van 92%.
