一, Tres grans problemes tècnics amb un posicionament estructural complex
Quan empaqueteu dispositius electrònics, tres coses han de ser certes al mateix temps: han de ser precís en el seu posicionament, proporcionar un bon amortiment i ser prou forts per aguantar el pes. Mitjançant la tecnologia d'emmotllament per injecció, els plàstics tradicionals poden arribar fàcilment a un nivell mil·límetre-. Tanmateix, la pasta modelada es trobarà amb els següents problemes a llarg termini a causa de les propietats dels materials i dels límits del procés:
Diferents tipus de materials
Materials naturals com el bagaix de canya de sucre i la fibra de bambú s'utilitzen per fer polpa modelada. La longitud, el diàmetre i la composició química de les fibres canvien en funció del tipus de matèria primera, d'on prové i fins i tot de la temporada. Per exemple, les fibres del bagaix de canya de sucre solen tenir entre 1,0 i 1,8 mm de llarg, però les fibres de la fusta de coníferes poden tenir entre 2 i 4 mm de llarg. Aquesta variació natural fa que l'eficàcia de filtració d'aigua de la pasta, l'eficiència de modelat i la resistència mecànica canviïn, la qual cosa afecta directament l'estabilitat dimensional d'estructures complexes.
Deformació de la contracció del procés
Al principi, la pasta d'emmotllament és un paper en blanc humit que pot contenir fins a un 75-80% d'aigua. Quan el producte s'asseca, l'aigua que hi ha s'evapora, fent que es redueixi entre un 2 i un 5%. La quantitat de contracció varia molt d'una porció a una altra. Pot ser difícil gestionar la direcció de la contracció amb els mètodes tradicionals, cosa que pot provocar fàcilment una deformació de deformació o torsió i afectar la precisió de l'estructura de posicionament.
Força estructural que no té sentit
L'estructura de posicionament s'ha d'ajustar amb precisió a la superfície del producte, mentre que l'estructura d'amortiment ha d'oferir flexibilitat mitjançant buits i barres verticals. Si el gruix del material s'eleva només per fer-lo més fort, el rendiment de l'amortiment es veurà afectat. Si es basa massa en el disseny de la cavitat, també podria provocar que la força local sigui massa feble perquè les fibres no es distribueixen uniformement.
2, solució innovadora: innovació total des dels materials fins als processos
Com a resposta als problemes esmentats anteriorment, la indústria ha avançat tecnològicament en el posicionament de pasta modelada en estructures complicades mitjançant tres mètodes principals: canvi de material, millora del procés i disseny de l'estructura.
1. Canvi de material: Composite de fibra i tecnologia additiva
En canviar la proporció de fibra i afegint ingredients útils, el rendiment de la purín es millora molt.
Tecnologia composta de fibres: combinant fibres llargues (com la fusta de coníferes) amb fibres curtes (com el bagós de canya de sucre) per fer que l'estructura sigui més forta i omplir els buits per fer la densitat més uniforme. Per exemple, una marca d'electrònica utilitza una barreja d'un 60% de fibra de fusta de coníferes i un 40% de fibra de bagassa de canya de sucre als seus envasos. Això fa que la ranura de posicionament sigui més precisa fins a ± 0,2 mm.
Com s'utilitza Enhancer: afegir resina termoendurible o nanocel·lulosa per crear una xarxa-creuada durant el procés de premsat en calent a alta-pressió fa que el material sigui més rígid. Segons dades experimentals, afegir un 3% de nanocel·lulosa a la polpa modelada millora la resistència a la flexió en un 40% mentre es manté la capacitat de deformació elàstica al 20%.
Tractament a prova d'humitat-: l'addició de sulfat d'alumini o agent d'acoblament de silà fa que les fibres siguin menys propenses a absorbir humitat i evita que la seva mida canviï massa quan la humitat canvia. En una configuració d'humitat del 90%, la taxa de canvi de mida de l'envàs tractat-a prova d'humitat va baixar del 0,8% al 0,3%.
2. Optimització de processos: millor control i automatització
Noves idees per al procés de premsat humit: es trasllada ràpidament al motlle de conformació per a l'extrusió a alta-pressió i l'assecat després d'haver-se format. Aquest "mètode d'un-pas" redueix la deformació durant el procés de transferència de billets humits. Una empresa en particular fa un revestiment d'embalatge per a telèfons mòbils que utilitza tecnologia de premsa humida. La tolerància de profunditat de la ranura de col·locació s'ajusta a ± 0,15 mm.
En la tecnologia d'assecat de premsat en calent del motlle, els elements de calefacció s'incorporen al motlle de forma per accelerar l'evaporació de l'aigua mitjançant la transferència de calor mitjançant el contacte. Al mateix temps, s'aplica una pressió de 0,5 a 1,5 MPa per aturar la deformació de la contracció. Aquest enfocament redueix la quantitat d'energia necessària per assecar les coses en un 35% i fa que el contingut d'humitat dels productes sigui més uniforme, fins a un ± 1,5%.
Sistema automatitzat de posicionament: s'afegeixen mòduls d'accionament servo i sensors d'alta{0}}precisió per canviar la ubicació del motlle en temps real. Per exemple, un mètode patentat us permet canviar el motlle fix a un micròmetre mitjançant rails lliscants i blocs de posicionament ajustables. Això redueix el temps que triga a instal·lar i alinear el motlle de 10 minuts a 2 minuts.
3. Disseny de l'estructura: treballant conjuntament per dissenyar el reforç buit, vertical i la superfície corba
El disseny biomimètic i l'optimització de la topologia es poden utilitzar per construir una estructura integrada que "posicioni, emmagatzemi i transporti".
Coordinació entre la cavitat i el reforç: a la zona de col·locació, s'utilitza un reforç dens per fer l'estructura més rígida, mentre que a la zona d'amortiment s'utilitzen cavitats de bresca o ondulades per absorbir l'impacte. Per exemple, un ordinador portàtil ve amb barres verticals de 0,5 mm de gruix al voltant de la ranura de col·locació. Aquestes barres fan que la resistència a la compressió local sigui tres vegades més forta i repartiu la força d'impacte per tot el paquet a través de la cavitat.
Disseny per a l'ajust de superfícies: per fer superfícies asimètriques, copieu la forma de la superfície del producte i utilitzeu restriccions geomètriques per obtenir la posició exacta. Un tipus especial d'embalatge d'auriculars utilitza tecnologia d'escaneig 3D per fer un model del producte i després dissenya la superfície interior del revestiment per fer que l'auricular i el paquet toquin un 50% més. L'error de posicionament és inferior a 0,1 mm.
Compensació estructural-basada en procés: feu corbes de compensació per a la deformació per contracció i utilitzeu la pre-deformació inversa per compensar els canvis de mida que es produeixen durant l'assecat. Per exemple, deixeu de banda el 0,3% de la tolerància de contracció del costat llarg per assegurar-vos que la mida del producte final compleixi les especificacions de disseny.
3, Ús a la indústria: des del laboratori fins a la fabricació en massa
Les innovacions tecnològiques han fet que la pasta modelada sigui una opció popular per als envasos elèctrics.
El Huawei Mate 60 Pro és un telèfon mòbil-de gamma alta que té un revestiment de pasta de paper modelat i un disseny buit que manté l'espai entre la pantalla i el cos a 2 mm i 3 mm, respectivament. Al mateix temps, la resistència a la compressió global de l'embalatge arriba als 15 kPa, que és suficient per superar els criteris de prova de transport. Això és gràcies a l'estructura de costella vertical.
Protecció d'accessoris de precisió: l'embalatge per al gimbal del drone DJI té un disseny multicapa. La capa superior manté el cos del cardan al seu lloc amb ranures corbes, mentre que la capa inferior protegeix el motor i el sensor amb una estructura de bresca. Això redueix la taxa de dany del producte del 0,8% al 0,2%.
Embalatge per a dispositius portàtils: la caixa d'embalatge d'Apple Watch Series 9 té una estructura de polpa modelada de doble-capa. La capa exterior està dissenyada per fer que la caixa sigui més forta amb un disseny ondulat, i la capa interior té una micro cavitat que subjecta el cos i la corretja del rellotge al seu lloc perquè no tremolin durant l'enviament.
