一, Načela strukturnega oblikovanja: Prehod od mehanskih modelov k funkcionalni integraciji
1. Tri{1}}dimenzionalna struktura satja: glavni način izgube energije
Čipi in optične leče sta dva primera visoko{0}}natančnih elektronskih izdelkov, ki sta zelo občutljiva na udarno energijo. Arhitektura biomimetične satjaste strukture oblikovane celuloze širi udarno energijo na številne ločene enote. Na primer, embalaža blagovne znamke lidar ima šesterokotne celice satja, ki so dolge 8 mm na vsaki strani in debele 0,5 mm na stenah. Najvišji pospešek se je zmanjšal s 1200 g običajne EPS pene na 380 g pri preskusu padca z 1,2 m, kar je zaščitilo notranjo natančno strukturo.
Točke oblikovanja:
Optimiziranje velikosti enote: Najbolje je ohraniti razmerje med stransko dolžino enote satja in proizvodom med 1:5 in 1:8 glede na težo in velikost predmeta.
Zasnova za gradient debeline stene: Če želite, da bo stena na tem območju bolj toga, naj bo na strani izdelka debela 0,8 mm. Da bi bolje absorbiral energijo, naj bo na zunanji strani debel 0,3 mm.
Preverjanje dinamične simulacije: uporabite programsko opremo LS-DYNA za simulacijo padca z višine 1,5 metra in poiščite najboljši kot za postavitev satja (običajno 45 stopinj glede na smer udarca).
2. Ojačitev s kompozitnim materialom: preseganje meja zmogljivosti celuloze
Modul elastičnosti tipičnega oblikovanja celuloze je le 0,2–0,5 GPa, zaradi česar težka oprema, kot so strežniki in industrijski krmilniki, težko zdrži. Dodajanje ojačitvenih materialov iz nanoceluloze (NCC) ali ogljikovih vlaken (CF) lahko poveča modul na med 2 in 5 GPa. Na primer, embalaža baterije za Huawei Mate 60 je izdelana iz kompozitne kaše, ki je 30 % steklenih vlaken. Popačenje pri preskusu zlaganja 50 kg je le 1,2 mm, kar je 76 % manj kot pri čisti celulozi.
Oblikovanje formule za materiale:
Učinek dodajanja razreda materiala k razmerju izboljšanja zmogljivosti
Natezna trdnost nanoceluloze (NCC) se poveča za 5–10 %, stopnja absorpcije vode pa se zmanjša za 30 %.
Ogljikova vlakna (CF) imajo 15–20 % višji modul elastičnosti in 300 % višjo prevodnost.
Smola na biološki- osnovi s temperaturno odpornostjo 5–8 % je bila dvignjena na 120 stopinj, medtem ko je še vedno biološko razgradljiva.
3. Integracija funkcionalnih premazov: izdelava več ovir za zaščito
Statična elektrika, elektromagnetne motnje (EMI) in mikrobiološka kontaminacija lahko povzročijo težave z visoko-natančnimi elektronskimi izdelki. S tehnologijo površinskega premaza lahko dosežete "anti-statični+zaščitni+antibakterijski" učinek:
Na površino dodajte 2–5 % saj ali grafena, da bo manj odporna na elektriko (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), kar ustreza standardu IEC 61340–5–1.
Prevleka za elektromagnetno zaščito: kompozitna prevleka iz -nikljanih vlaken (5 μm), ki zmanjša težo za 60 % v primerjavi z običajno kovinsko zaščito in blokira 40 dB zvoka v frekvenčnem območju 1–18 GHz.
Antibakterijska prevleka: ob obdelavi z nano srebrovimi ioni (koncentracija Ag + 50 ppm) ustavi rast več kot 99 % bakterij Escherichia coli in Staphylococcus aureus.
2, ključni tehnološki parametri: natančen nadzor od laboratorija do množične proizvodnje
1. Boljše delovanje nastavitev za postopek oblikovanja
Na mehanske lastnosti oblikovane celuloze neposredno vpliva njena gostota (0,4–0,8 g/cm³). Zelo natančen nadzor gostote lahko dosežete s spreminjanjem temperature (180–250 stopinj), tlaka (5–10 MPa) in časa zadrževanja (10–30 sekund) med postopkom vročega stiskanja.
Nizka gostota (0,4–0,5 g/cm³): dobro za lahke pakete oblazinjenja, kot so mobilni telefoni in slušalke. Lahko absorbira do 85% udarca.
Visoka gostota (0,6–0,8 g/cm³): uporablja se za podporo velikih strojev, kot so strežniki in industrijski roboti. Zdrži do 15–20MPa tlaka.
Embalaža za prenosni računalnik Dell XPS 13 ima zasnovo z gradientno gostoto, z gostoto 0,7 g/cm³ v spodnjem nosilnem območju in 0,45 g/cm³ v zgornjem medpomnilniku. Stopnja poškodbe zaslona se je zmanjšala z 18 % na 3 %, ko je bil preskus padca 1,5 metra.
2. Naklon in polmer zaokroževanja iz kalupa: elektronske naprave, ki morajo biti zelo natančne, potrebujejo zelo natančno embalažo (toleranca ± 0,1 mm), naklon in polmer zaokroževanja iz kalupa pa morata biti strogo nadzorovana.
Naklon razkalupljanja: Naklon notranje votline je 1–3 stopinje, medtem ko je naklon zunanje stene 0,5–1 stopinja. Tako preprečite, da bi se izdelek zataknil ali paket spremenil obliko.
Radij zaokrožitve: zaobljeni vogali R3-R5mm so uporabljeni pri prehodu konstrukcije na nižjo koncentracijo napetosti (faktor koncentracije napetosti znižan za 40%).
Preverjanje simulacije: Z uporabo ANSYS Workbench za modeliranje postopka odstranjevanja iz kalupa in iskanje najboljše kombinacije naklona in zaokroženja je bila življenjska doba kalupa podaljšana s 50.000 uporab na 200.000 uporab.
3. Sodelovalno oblikovanje z več votlinami
Za elektronske naprave z več deli (kot so brezpilotna letala in medicinska oprema) je potrebna zasnova z več votlinami, da imajo same pravo lokacijo in zaščito:
Neodvisna komora: Vsak jedrni del, tako kot čip ali motor, ima svojo komoro, ki je velika ± 0,05 mm, da se med premikanjem ne udarita drug ob drugega.
Povezovalni kanal: Za enakomernost zračnega tlaka in lažje odpiranje škatle postavite med komore 0,5 mm široke dihalne odprtine.
Dron DJI Mavic 3 je na voljo v ohišju z 12 votlinami, od katerih ima vsaka svojo režo za baterijo, gimbal in rezila. Stopnja poškodb pri razpakiranju se je znižala s 3 % na 0,2 %.
3, Pogost primer uporabe je potrošniška elektronika in industrijska oprema.
1. Visoko{1}}natančna embalaža čipov: rešitev, ki ščiti na mikrometrski ravni
Embalaža za 5nm procesne čipe določene blagovne znamke mora ustrezati tem standardom:
Ni statična: Površinska upornost je manjša ali enaka 10 ΩΩ/sq.
Odpornost na vlago: stopnja vpijanja vlage mora biti manjša od 2% (v atmosferi s 85% vlažnostjo 48 ur).
Buffer: 1 meter padca: največji pospešek 500g
odgovor:
Material je vlakna, ojačana z nanocelulozo (NCC 8 % + steklena vlakna 15 %).
Struktura: dvo-slojni dizajn satja s 6 mm stransko dolžino na zgornjem satju in 10 mm stransko dolžino na spodnjem satju.
Prevleka: Grafenska anti{0}}statična prevleka (debelina 2 μm) + prevleka-odporna na vlago diatomejske zemlje (debelina 5 μm)
Rezultati testa:
Preizkus padca: 1,2 metra navzdol, največji pospešek 420 g
Test odpornosti proti vlagi: 85 % vlažnost, 1,8 % stopnja vpijanja vlage v 48 urah
Preskus elektrostatične energije: Površinska upornost: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Embalaža za medicinsko opremo: dva problema, ki ju je treba rešiti: ohranjanje čiste in varne
Embalaža za prenosni ultrazvočni diagnostični instrument določene znamke mora ustrezati tem standardom:
Aseptična zahteva: Ustreza medicinskemu standardu ISO 11737-1
Zmogljivost blažilnika: Padec z višine 1,5 metra ga ne poškoduje.
Okoljska skladnost: T Ü V Avstrija je potrdila, da je 100 % recikliran in biorazgradljiv.
Material sestavljajo bambusova vlakna (60 %), bio-smola (20 %) in antibakterijsko sredstvo nano srebro (0,5 %).
Struktura: 3D mrežasta podpora in neodvisna lokacija votline
prevleka: PLA biološko razgradljiva prevleka-odporna na vlago, ki je debela 8 μm
Rezultati testa:
Mikrobno testiranje: 99,9 % bakterij Escherichia coli in Staphylococcus aureus smo zaustavili.
Preizkus padca: padec z višine 1,5 metra, premik sonde 0,3 mm
Test razgradnje: Po 180 dneh je imel industrijski kompost stopnjo razgradnje 92 %.
