1. Optimització de materials: trobar l'equilibri adequat entre pes lleuger i alta resistència
El nucli lleuger de polpa modelada es fa reduint la densitat del material alhora que es manté o millora les seves qualitats mecàniques. Algunes de les tècniques més habituals actualment són:
Utilitzant fibres naturals de forma composta
La barreja de diferents tipus de fibra, com el bagaix de canya de sucre, la fibra de bambú i la polpa de palla de blat, us ajudarà a obtenir el millor rendiment. La fibra de bambú, per exemple, és una fibra mitjana a llarga que és més forta que la fusta-ample, però més feble que la fusta de coníferes. Pot fer que els envasos siguin més resistents a les llàgrimes-i utilitzar menys material quan es barregen amb fibra de bagaix de canya de sucre. En canviar la proporció de fibra de bambú i bagaix de canya de sucre, una determinada marca de telèfon mòbil va poder reduir el pes del seu embalatge un 12% i fer-lo un 8% més fort.
Afegeix materials lleugers
L'addició d'elements de base biològica, com ara l'alcohol polivinílic (PVA) i els potenciadors basats en midó-, pot fer que les coses siguin menys denses sense fer-les més febles. Per exemple, un determinat tipus d'envasos cosmètics utilitza tecnologia de reforç de nanocel·lulosa per reduir la densitat del material de 0,6 g/cm³ a 0,45 g/cm³ i augmentar el mòdul de flexió en un 30%. A més, afegir farcits minerals lleugers, com la terra de diatomeas, pot fer-lo encara més lleuger, tot i que l'efecte dels farcits sobre l'adherència de la fibra s'ha de tenir en compte amb cura.
Reciclatge de fibres que ja han estat reciclades
L'ús de pasta de paper reciclat, com ara diaris i caixes de cartró, en lloc de pasta de fusta nova pot utilitzar menys recursos i fer que el producte sigui més lleuger. Per exemple, una empresa que fabrica envasos d'aliments va millorar el procés d'entintat-de la polpa reciclada, fent que l'envàs sigui un 15% més lleuger que la polpa verge i complint les normes de seguretat alimentària.
2. Innovació Estructural: Integració Funcional i Disseny Biomimètic
La clau de la lleugeresa és l'optimització estructural, la qual cosa significa utilitzar materials de manera més eficient copiant la manera com funcionen les estructures lleugeres i fortes naturals.
Estructures fetes amb bresca i entrepans
Utilitzeu els avantatges mecànics dels materials de bresca per crear estructures compostes multi-capes. Per exemple, l'embalatge d'un determinat producte elèctric utilitza un disseny sandvitx "nucli de bresca + panell de polpa" que redueix l'ús de material en un 40% alhora que proporciona amortiment. Si canvieu la mida i la densitat de les unitats cel·lulars, també podeu adaptar-les a les necessitats de resistència a l'impacte de diferents articles.
Disseny de reforç i optimització de la topologia
Utilitzeu l'anàlisi d'elements finits (FEM) per modelar com es distribueixen les forces i desfer-vos dels materials addicionals. Per exemple, el disseny ha millorat l'embalatge d'alguns auriculars fent que el material al voltant de la ranura de col·locació sigui més prim (de 3 mm a 1,5 mm) i afegint costelles de reforç per fer la zona més rígida. Això ha fet que tot el pes sigui un 25% menys.
Disseny que es pot plegar i muntar
Feu una estructura que es pugui plegar per ocupar menys espai quan es mou. Per exemple, l'embalatge d'alguns electrodomèstics utilitza un endoll-en disseny plegable que redueix la mida de l'embalatge un 60% i el manté estable després del muntatge mitjançant una estructura de sivella. El disseny modular us permet canviar la mida del paquet per adaptar-lo al producte, la qual cosa estalvia materials.
3. Actualització del procés: millor control i treball més eficient
L'optimització del procés té un impacte directe en la qualitat de l'embalatge i la velocitat amb què s'utilitzen els materials:
Noves idees per a processos de premsat en humit i semi{0}}sec
L'emmotllament d'alta-pressió en el procés de premsat humit redueix la deformació per contracció, cosa que fa que sigui bo per a envasos que han de ser molt precisos. Per exemple, els envasos de cosmètics-de gamma alta utilitzen tecnologia de premsat humit i tecnologia d'assecat de premsat en calent per mantenir la tolerància de la mida del producte dins de ± 0,1 mm i reduir el rebot i el gruix del material un 10% amb alta pressió. En gestionar el contingut d'humitat del purí (40%-50%) i assegurar-se que sigui fort, la tècnica de premsat semi-sec redueix el temps d'assecat i fa que la producció sigui més eficient.
Motlles digitals i impressió 3D
La tecnologia d'impressió en 3D pot fer ràpidament motlles estructurals complicats i facilitar la producció personalitzada de petits-lots. Per exemple, un paquet d'equips mèdics utilitza motlles d'impressió 3D per assegurar-se que les formes desiguals interiors s'ajusten perfectament, la qual cosa redueix el malbaratament de material. El disseny del motlle digital també pot imitar el procés d'emmotllament, millorar el canal de flux del purí i reduir la quantitat de residus.
Tecnologia per al tractament i recobriment de superfícies
L'ús de recobriments impermeables lleugers (com ara nanosílice) o recobriments anti{0}}estàtics pot reduir la necessitat de materials de protecció addicionals. Per exemple, un determinat tipus d'embalatge de components electrònics utilitza un recobriment anti-basat en aigua que redueix la resistència superficial de l'envàs a 10 ⁶ Ω. El revestiment només té un gruix de 5 μm, de manera que no afegeix gaire pes.
4. Cas de la indústria: un avenç en la pràctica lleugera
Embalatge per al Huawei Mate 60 Pro
L'ús de materials compostos de bagassa de canya de sucre i fibra de bambú juntament amb un disseny estructural de bresca fa que el paquet interior sigui un 35% més lleuger que els plàstics normals. Al mateix temps, el mètode de premsa humida redueix la precisió de col·locació fins a 0,2 mm, que és prou bo per protegir l'electrònica-de gamma alta.
Caixa de cardans per drone DJI
Mitjançant l'optimització de la topologia i el disseny modular, el volum d'embalatge s'ha reduït un 40% i la quantitat de material utilitzat s'ha reduït un 28%. El paquet és plegable, de manera que només ocupa 1/5 del seu volum total mentre s'envia. Això redueix molt les despeses d'enviament.
YouGift (Beijing Youchuang Future Technology Co., Ltd.) Embalatge per a vaixella
L'ús de purins de palla de blat i additius basats en midó- juntament amb la tecnologia de premsat semi-sec redueix el pes de la caixa d'aliments a la meitat en comparació amb els plàstics normals. El disseny de la costella reforçada també millora el rendiment anti-caigudes, cosa que és important per a la indústria del lliurament d'aliments, on les coses s'utilitzen molt.
