1. Materjali omadused: looduslike kiudude kasutamise eelised mehaanilistes süsteemides
Vormitud paberimassi valmistamiseks kasutatakse taimseid kiude, sealhulgas vanapaberit, bambusmassi ja suhkruroo-baassi. Seejärel kujundatakse kiud vaakum-imemistehnoloogia abil kolmemõõtmeliseks võrkstruktuuriks. Selle struktuuri kiud on juhuslikult kokku kootud, et luua kolmemõõtmeline tugisüsteem, mis näeb välja nagu kärg ja millel on ainulaadsed mehaanilised omadused.
Pingete jaotumine ja energia neeldumine: kuna kiude hoiavad koos vesiniksidemed ja kootakse kokku, võivad nad materjali kokkusurumise asemel absorbeerida välispingeid elastse deformatsiooni kaudu. Näiteks munaalus kaalub vaid 65 g, kuid mahutab purunemata 80 kg staatilist raskust. Kärjestruktuur hoiab ühe kandiku rohkem kui 3 mm paindumast, mis on parem kui sama paksusega vahtplast.
Tiheduse ja tugevuse optimeerimine: Kiudude vormimisel kõrgel temperatuuril ja rõhul (180–250 kraadi, 5–10 MPa) reorganiseeritakse nendevahelised vesiniksidemed ja tihedus tõuseb 0,6–0,8 g/cm³-ni, mis muudab materjali palju jäigemaks. Alumiiniumsulfaadi hüdroisolatsioonivahendi või tärklise liimiga tugevdava segu lisamine suurendab kiudude nakkuvust 30% võrra, säilitades samal ajal materjali kerge (50% vähem tihe kui puit).
Dünaamiline puhverdusjõudlus: löökkatsetes on tselluloosi vormimise puhverduskaugusel negatiivne seos edastatava kiirendusega. Näiteks kasutatakse teatud kaubamärgi mobiiltelefonide pakenditel mitmekihilist komposiitstruktuuri (õõnsus + vertikaalne tugevduskonstruktsioon), mis vähendab vibratsiooni edastamise kiirust tarnimise ajal 40% ja hoiab toote puutumatuna 99,7% kukkumistestimise ajast.
2. Struktuurne projekteerimine: individuaalsetest kaitsemeetmetest terviklike lahendusteni
Tselluloosi vormimise täiustamine "universaalsest puhverdamisest" "kohandatud süsteemikaitseks" on tingitud paljudest seda vajavatest elektroonilistest seadmetest. See vähendab kahjustuste määra transpordi ajal kuue peamise kujunduse kaudu:
Geomeetria optimeerimine: jäigastajad ja kambrid: vormi kujundamine nii, et tekiks tühimikud ja lisataks ribid. Näiteks on teatud tüüpi sülearvutite pakenditel vertikaalne tugevdusstruktuur, mis näeb välja nagu "kaev". See konstruktsioon kahekordistab-kandevõimet ja talub 100 kg virnassurvet.
Kõrgtemperatuuriline ja kõrgsurvekomposiit, mis on valmistatud 3 kuni 5 kihist tselluloosiplaadist. See muudab kiukihtide vahelise seose 30% kuni 50% tugevamaks. Teatud kaubamärgi teleripakendid on 5-kihilise komposiitkonstruktsiooniga, mis mahutab 500 kg esemeid ja mille survetugevus on 15 MPa. Seda saab kasutada puidust kaubaaluste asemel.
Kaitse piirkonna järgi:
Kärgstruktuuriga barjäär: mikroskaala kärgstruktuuriga seadmeid kasutatakse täppisosade, näiteks kaameramoodulite ja trükkplaatide jaoks mõeldud alade eraldamiseks. Kui neid üksusi väljastpoolt lüüakse, töötavad nad koos deformeerumiseks ja energia neelamiseks. Teatud kaubamärgi kõrvaklappide pakend on 0,5 mm kärgstruktuuriga ja osade kahjustuste määr kukkumistestimise ajal on langenud 8%-lt 0,3%-le.
Gradiendi puhverdamine: tehke tihedusgradiente selle põhjal, kuidas toote kaal on jaotatud. Näiteks teatud tüüpi mängukonsooli pakendites kasutatakse raskuskeskme piirkonnas suure -tihedusega (0,8 g/cm³) ja servaalal madala-tihedusega (0,5 g/cm³) struktuuri. See muudab paketi 20% kergemaks ja kaitseb mängukonsooli 15% paremini.
Disain, mis hoiab niiskust ja staatilisust eemal:
Tselluloosi vormimispakendid võivad sisaldada juhtivaid kiude või anti{0}}staatilisi katteid, et vabaneda transpordi ajal tekkivast staatilisest laengust. See võib vähendada elektroonikaseadmete staatilise elektri põhjustatud kahjustuste määra 3%-lt 4%-le nullini.
Nanokatte tehnoloogiate kasutamine, näiteks PFAS-i ühendite asendamine grafeenoksiidiga, võib muuta asjad veekindlaks ja õli{0}}kindlaks, mida elektriosad peavadki suutma teha. Näiteks teatud tüüpi meditsiiniseadmete pakendid on saanud EL-i toiduga kokkupuutuva materjali sertifikaadi ja võivad töötada hästi isegi -18 kraadi juures.
3. Kasutamine äris: alates tipptasemel-elektroonikast kuni stseeni täieliku kajastamiseni
3C elektroonika maailmas:
Mobiiltelefonide pakendamine: Xiaomi mobiiltelefonide pakendite sisemine käitlemise määr on tõusnud 99,9% ja transpordi ajal kahjustuste määr on vähenenud 80%. See on läbinud ISTA 3A standardi testimise, mis simuleerib ülemaailmse transpordi tingimusi.
Lenovo loobub alates 2022. aastast aeglaselt sülearvutite plastist polsterduspakenditest ja on 2024. aastaks täielikult üle läinud tselluloosi vormimisele. Yoga seerial on topeltõõnsus+kaarekujuline{3}} vertikaalne riba, mida täiustati ANSYS-i simulatsiooniga. See võib 80 kg staatilise koormuse korral painduda vähem kui 2 mm.
Kodumasinate osas:
Teleri pakend: Samsungi QLED-seeria kasutab kombinatsiooni "paberimassist vormitud alus + EPE puhverriba". Kandik mahutab 200 kg, mis vähendab pakendi kaalu 35% ja süsinikdioksiidi heitkoguseid 50%.
Konditsioneeri välismoodulil on tselluloosist vormitud nurgatugede struktuur ja Gree kasutab masinõpet, et vormi disaini parandada. Kui sellele asetada staatiline koormus 80 kg, on deformatsioon väiksem kui 2 mm. See säästab 40% kulusid võrreldes tavaliste lehtpuidust nurgaklambritega.
Kantavad seadmed: nutikell: Apple Watch Series 8 on karbis, mis on valmistatud 0,3 mm üliõhukesest paberimassist vormist, mis kaitseb täppiselektroonilisi osi mikropoorse hingavuse + anti-staatilise katte tehnoloogiaga. Karbi kahjustuste määr on avamisel alla 0,1%.
AR/VR-seadmed: ühte tüüpi VR-peakomplekti pakenditel on kuuepoolne puhverduskujundus. See disain on üle elanud 30 cm vaba langemise testi ja hoidis sisemist objektiivi moodulit 100% kahjustamata.
4. Läbimurded tehnoloogias ja standardsüsteem
Innovatsioon materjalides:
Nanokiudtugevdus: 50–100 nm läbimõõduga nanotselluloosi lisamine muudab materjali 50% tugevamaks ning seda on kasutatud teatud marki droonide pakendites.
Biopõhine kate: tüüpiliste nafta{0}}põhiste hüdroisolatsioonivahendite asemel kasutatakse looduslikke polümeerkatteid, nagu naatriumalginaat ja kitosaan. See lühendab materjalide kompostimistsüklit 30 päevani.
Arukas tootmise uuendus: AI vormide disain: masinõpet kasutades vormi struktuuri parandamiseks on üks ettevõte vähendanud projekteerimistsüklit 7 päevalt 2 päevale ja suurendanud materjalide kasutamist 15%.
Digitaalne tootmisliin: Tööstusliku Interneti-platvormi abil hoiti silma peal kogu protsessil alates õige koguse tooraine segamisest kuni valmistoote kontrollimiseni. See tõstis tehase tootluse 99,5%-ni.
Täielik standardisüsteem: Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO) on avaldanud standardi ISO 18847 "Testmeetodid tselluloosi vormitud pakendite jaoks". Selles dokumendis on loetletud 12 toimivusnäitajat, sealhulgas koormus-kandevõime, polsterdus ja niiskuskindlus.
Hiina elektroonikastandardi uurimisinstituut töötab välja elektrooniliste ja elektriliste seadmete tselluloosivormimispakendite üldspetsifikatsiooni. See on plaanis kasutusele võtta 2026. aastal ja aitab tööstusel järjepidevamalt areneda.
