1. Propietats del material: Els beneficis de l'ús de fibres naturals en sistemes mecànics
Les fibres vegetals, com ara paper de rebuig, polpa de bambú i bagaix de canya de sucre, s'utilitzen per fer pasta modelada. A continuació, les fibres es donen forma en una estructura de malla-tridimensional mitjançant la tecnologia d'aspiració al buit. Les fibres d'aquesta estructura es teixeixen aleatòriament per proporcionar un sistema de suport tridimensional que sembla un bresca i té les seves pròpies qualitats mecàniques úniques.
Distribució de l'esforç i absorció d'energia: com que les fibres es mantenen juntes per enllaços d'hidrogen i es teixeixen juntes, poden absorbir les tensions exteriors mitjançant la deformació elàstica en lloc de la compressió del material. Una safata d'ous, per exemple, només pesa 65 g, però pot aguantar 80 kg de pes estàtic sense trencar-se. L'estructura de niu d'abella evita que una única safata es doblegui més de 3 mm, la qual cosa és superior als plàstics d'escuma del mateix gruix.
Optimització de la densitat i la resistència: quan les fibres es formen a altes temperatures i pressions (180–250 graus, 5–10 MPa), els enllaços d'hidrogen entre elles es reorganitzen i la densitat augmenta a 0,6–0,8 g/cm³, cosa que fa que el material sigui molt més rígid. L'addició d'un agent impermeabilitzant de sulfat d'alumini o un compost de reforç adhesiu de midó augmenta l'adherència de la fibra en un 30% mentre manté el material lleuger (50% menys dens que la fusta).
Rendiment d'amortització dinàmica: a les proves d'impacte, la distància d'amortització de l'emmotllament de pasta té una relació negativa amb l'acceleració transmesa. Per exemple, una determinada marca d'envasos de telèfons mòbils utilitza una estructura composta de diverses capes -(disseny cavitat + reforç vertical) que redueix la velocitat de transmissió de vibracions durant l'enviament en un 40% i manté el producte intacte el 99,7% del temps durant les proves de caiguda.
2. Disseny estructural: des de salvaguardes individuals fins a solucions integrals
La millora de l'emmotllament de pasta des del "tampó universal" fins a la "protecció del sistema personalitzada" està impulsada per l'àmplia gamma de dispositius electrònics que ho necessiten. Això redueix la taxa de danys durant l'enviament a través de sis dissenys principals:
Optimització de la geometria: Rigididors i cambres: Disseny del motlle per fer buits i afegir costelles dins. Per exemple, un determinat tipus d'embalatge d'ordinadors portàtils té una estructura de reforç vertical que sembla un "pou". Aquesta estructura duplica la capacitat de càrrega-i pot suportar una pressió d'apilament de 100 kg.
Compost d'alta temperatura i alta pressió fet de 3 a 5 capes de tauler de pasta. Fa que l'enllaç entre les capes de fibra sigui d'un 30% a un 50% més fort. Una determinada marca d'envasos de televisió té una construcció composta de 5 capes que pot contenir 500 kg d'articles i té una resistència a la compressió de 15MPa. Es pot utilitzar en lloc de palets de fusta.
Protecció per regió:
Barrera amb niu d'abella: les unitats de niu d'abella a microescala s'utilitzen per dividir àrees per a peces de precisió com els mòduls de càmera i les plaques de circuit. Quan aquestes unitats són colpejades des de l'exterior, treballen conjuntament per deformar-se i absorbir energia. L'embalatge d'una determinada marca d'auriculars té una forma de bresca de 0,5 mm i la taxa de dany a les peces durant les proves de caiguda ha baixat del 8% al 0,3%.
Amortiment de gradients: feu gradients de densitat en funció de com es distribueix el pes del producte. Per exemple, un determinat tipus d'embalatge de consola de jocs utilitza una estructura d'alta-densitat (0,8 g/cm³) a l'àrea del centre de gravetat i una estructura de baixa-densitat (0,5 g/cm³) a la zona de la vora. Això fa que el paquet sigui un 20% més lleuger i un 15% millor per protegir la consola de jocs.
Disseny que manté la humitat i l'estàtica fora:
Els envasos d'emmotllament de pasta poden incorporar fibres conductores o recobriments anti-estàtics per eliminar la càrrega estàtica que s'acumula durant el trànsit. Això pot reduir la taxa de dany dels dispositius electrònics a causa de l'electricitat estàtica del 3% al 4% a zero.
L'ús de tecnologies de nano recobriment, com la substitució de compostos PFAS per òxid de grafè, pot fer que les coses siguin impermeables i resistents a l'oli-, que és el que han de poder fer les peces elèctriques. Per exemple, un determinat tipus d'embalatge d'equips mèdics ha rebut la certificació de material de contacte amb aliments de la UE i pot funcionar bé a temperatures tan baixes com -18 graus.
3. Ús a l'empresa: des d'electrònica-de gamma alta fins a una cobertura completa de l'escena
En el món de l'electrònica 3C:
Embalatge per a telèfons mòbils: la taxa de manipulació interna dels embalatges de telèfons mòbils Xiaomi ha augmentat fins al 99,9% i la taxa de danys durant el trànsit s'ha reduït un 80%. Ha superat la prova estàndard ISTA 3A, que simula les condicions del transport global.
Lenovo canviarà lentament l'empaquetament de plàstic per a ordinadors portàtils a partir del 2022 i s'haurà canviat completament a l'emmotllament de pasta el 2024. La sèrie Yoga té una estructura de "barra vertical en forma de doble cavitat + arc-que es va millorar amb la simulació ANSYS. Es pot doblegar menys de 2 mm sota una càrrega estàtica de 80 kg.
Quan es tracta d'electrodomèstics:
Embalatge de TV: la sèrie Samsung QLED utilitza una combinació de "safata modelada de polpa + tira de tampó EPE". La safata pot contenir 200 kg, la qual cosa redueix el pes de l'embalatge en un 35% i les emissions de carboni en un 50%.
La unitat exterior de l'aire condicionat té una estructura de reforç de cantonada modelada amb polpa i Gree utilitza l'aprenentatge automàtic per millorar el disseny del motlle. Quan se li posa una càrrega estàtica de 80 kg, la deformació és inferior a 2 mm. Això estalvia un 40% en costos en comparació amb els tirants estàndard de fusta dura.
Dispositius portàtils: Rellotge intel·ligent: l'Apple Watch Series 8 ve en una caixa construïda amb un modelat de polpa ultra-de 0,3 mm que protegeix les peces electròniques de precisió amb tecnologia de "transpirabilitat microporosa + recobriment anti-estàtic". La caixa té una taxa de dany inferior al 0,1% quan s'obre.
Dispositius AR/VR: un tipus d'embalatge d'auriculars VR té un "disseny de memòria intermèdia de sis cares". Aquest disseny ha sobreviscut a una prova de caiguda lliure de 30 cm i ha mantingut el mòdul intern de la lent 100% intac.
4. Avenços tecnològics i un sistema estàndard
Innovació en materials:
Reforç de nanofibra: afegir nanocel·lulosa amb un diàmetre de 50 a 100 nm fa que el material sigui un 50% més fort, i això s'ha utilitzat en l'embalatge d'una determinada marca de drons.
Recobriment de base biològica: s'utilitzen recobriments de polímers naturals com l'alginat de sodi i el quitosà en lloc dels típics agents impermeabilitzants basats en petroli{0}. Això redueix el cicle de compostatge dels materials fins a 30 dies.
Actualització de la fabricació intel·ligent: disseny de motlles d'IA: mitjançant l'ús de l'aprenentatge automàtic per millorar l'estructura del motlle, una empresa ha reduït el cicle de disseny de 7 dies a 2 dies i ha augmentat l'ús de materials en un 15%.
Línia de producció digital: la plataforma industrial d'Internet es va utilitzar per vigilar tot el procés, des de la barreja de la quantitat adequada de matèries primeres fins a la comprovació del producte acabat. Això va elevar el rendiment de la fàbrica fins al 99,5%.
Sistema estàndard complet: L'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) ha publicat la norma ISO 18847, "Mètodes de prova per a envasos modelats per pasta". Aquest document enumera 12 indicadors de rendiment, com ara la càrrega-, l'amortiment i la resistència a la humitat.
L'"Especificació general per a l'embalatge d'emmotllament de pasta d'aparells electrònics i elèctrics" està desenvolupant l'Institut d'Investigació d'Estandardització d'Electrònica de la Xina. Està previst que entri en ús el 2026 i ajudarà la indústria a desenvolupar-se d'una manera més coherent.
