一, Struktuuridisaini põhimõtted: üleminek mehaanilistelt mudelitelt funktsionaalsele integratsioonile
1. Kolme-dimensiooniline kärgstruktuuri: peamine viis, kuidas energiat kaob
Kiibid ja optilised läätsed on kaks näidet{0}}täpsete elektroonikatoodetest, mis on löögienergia suhtes väga tundlikud. Vormitud paberimassi biomimeetiline kärgstruktuuri arhitektuur jaotab löögienergia paljudesse eraldi üksustesse. Näiteks lidari pakendil on kuusnurksed kärgstruktuuri rakud, mille mõlemal küljel on 8 mm pikkust ja seinte paksus 0,5 mm. Maksimaalne kiirendus vähenes 1200 g tavalise EPS vahu pealt 380 g-ni 1,2 m kukkumiskatses, mis kaitses sisemist täppisstruktuuri.
Disaini punktid:
Seadme suuruse optimeerimine: kärgstruktuuri üksuse külje pikkuse ja toote kuvasuhe on kõige parem hoida vahemikus 1:5 kuni 1:8, lähtudes eseme kaalust ja suurusest.
Seina paksuse gradiendi kujundus: seina jäigemaks muutmiseks selles piirkonnas muutke see toote küljel 0,8 mm paksuseks. Energia paremaks neelamiseks muutke see väljastpoolt 0,3 mm paksuseks.
Dünaamilise simulatsiooni kontrollimine: kasutage LS-DYNA tarkvara, et simuleerida 1,5-meetrist kukkumist ja leida kärgstruktuuri jaoks parim nurk (tavaliselt 45 kraadi löögi suunas).
2. Komposiitmaterjali tugevdamine: tselluloosi jõudluse piiridest väljumine
Tüüpilise tselluloosi vormimise elastsusmoodul on vaid 0,2–0,5 GPa, mis muudab raskete seadmete, nagu serverid ja tööstuslikud kontrollerid, vastupidamise raskeks. Nanotselluloosi (NCC) või süsinikkiust (CF) tugevdusmaterjalide lisamine võib tõsta mooduli vahemikku 2–5 GPa. Näiteks Huawei Mate 60 akupakend on valmistatud komposiitmassist, mis koosneb 30% klaaskiust. Moonutused 50 kg virnastamiskatses on vaid 1,2 mm, mis on 76% vähem kui puhas tselluloos.
Materjalide valemi kujundamine:
Materjaliklassi lisamise mõju jõudluse parandamise suhtele
Nanotselluloosi (NCC) tõmbetugevus tõuseb 5–10% ja veeimavus väheneb 30%.
Süsinikkiul (CF) on 15–20% suurem elastsusmoodul ja 300% kõrgem juhtivus.
Bio-põhine vaik, mille temperatuuritaluvus on 5–8%, tõsteti 120 kraadini, olles siiski biolagunev.
3. Funktsionaalsete katete integreerimine: mitmete kaitsetõkete tegemine
Staatiline elekter, elektromagnetilised häired (EMI) ja mikrobioloogiline saastumine võivad kõik{0}}täppiselektroonikatoodetega probleeme tekitada. Pinnakatte tehnoloogia abil saate saavutada "anti-staatilise+varjestus+antibakteriaalse" efekti:
Lisage pinnale 2–5% tahma või grafeeni, et muuta see elektrile vähem vastupidavaks (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), mis vastab standardile IEC 61340–5–1.
Elektromagnetilise varjestuse kate: Nikkel{0}}kaetud kiud (5 μm) komposiitkate, mis vähendab kaalu 60% võrreldes tavalise metallist varjestusega ja blokeerib 40 dB heli sagedusalas 1–18 GHz.
Antibakteriaalne kate: Nano hõbeioonidega (Ag + kontsentratsioon 50ppm) töötlemisel peatab see enam kui 99% Escherichia coli ja Staphylococcus aureuse kasvu.
2, Peamised tehnoloogilised parameetrid: täpne kontroll laborist masstootmiseni
1. Vormiprotsessi seadistuste paremaks muutmine
Vormitud tselluloosi mehaanilisi omadusi mõjutab otseselt selle tihedus (0,4–0,8 g/cm³). Väga täpse tiheduse reguleerimiseks saate kuumpressimise käigus muuta temperatuuri (180–250 kraadi), rõhku (5–10 MPa) ja hoidmisaega (10–30 sekundit).
Madal tihedus (0,4–0,5 g/cm³): sobib hästi kergete pehmenduspakettide jaoks, nagu mobiiltelefonid ja kõrvaklapid. See suudab neelata kuni 85% löögist.
Suur tihedus (0,6–0,8 g/cm³): kasutatakse suurte masinate, näiteks serverite ja tööstusrobotite toetamiseks. See talub kuni 15–20 MPa rõhku.
Dell XPS 13 sülearvuti pakendil on gradiendi tihedus, tihedus on 0,7 g/cm³ alumisel tugialal ja 0,45 g/cm³ ülemisel puhveralal. Ekraani kahjustuste määr langes 18%-lt 3%-le, kui kukkumiskatse oli 1,5 meetrit.
2. Vormi eemaldamise kalle ja filee raadius: Elektroonilised seadmed, mis peavad olema väga täpsed, vajavad väga täpset pakkimist (tolerants ± 0,1 mm) ning vormist eemaldamise kalle ja filee raadius peavad olema rangelt kontrollitud.
Vormi eemaldamise kalle: Siseõõne kalle on 1–3 kraadi, välisseina kalle aga 0,5–1 kraadi. See hoiab ära toote kinnijäämise ega pakendi kuju muutmise.
Ümardusraadius: R3-R5mm ümardatud nurki kasutatakse konstruktsiooni üleminekul madalamale pingekontsentratsioonile (pingete kontsentratsioonitegurit alandatud 40%).
Simulatsiooni kontrollimine: ANSYS Workbenchi abil vormimisprotsessi modelleerimiseks ning parima kalde ja kalde kombinatsiooni leidmiseks pikendati vormi eluiga 50 000 kasutuskorralt 200 000 kasutuskorrani.
3. Mitme õõnsusega koostööprojekt
Mitme osaga elektroonikaseadmete (nt droonid ja meditsiiniseadmed) jaoks on vaja mitut õõnsust, et neil oleks eraldi õige asukoht ja kaitse.
Sõltumatu kamber: igal südamikuosal, nagu kiibil või mootoril, on oma kamber, mille suurus on ± 0,05 mm, et hoida neid liigutamise ajal üksteise vastu.
Ühenduskanal: õhurõhu ühtlasena hoidmiseks ja karbi avamise hõlbustamiseks asetage kambrite vahele 0,5 mm laiused hingamisavad.
DJI Mavic 3 droon on 12 õõnsusega ümbrises, millest igaühel on oma pesa aku, gimbali ja labade jaoks. Kahjude määr lahtipakkimisel on langenud 3%-lt 0,2%-le.
3, Levinud kasutusjuht on tarbeelektroonika ja tööstusseadmete jaoks.
1. -Täpne kiibipakend: lahendus, mis kaitseb mikromeetri tasemel
Teatud kaubamärgi 5nm protsessikiipide pakend peab vastama järgmistele standarditele:
Mitte staatiline: pinnatakistus on väiksem või võrdne 10 ΩΩ/sq.
Niiskuskindlus: niiskuse imamiskiirus peab olema alla 2% (85% õhuniiskusega atmosfääris 48 tundi).
Puhver: 1 meetri langus: tippkiirendus 500g
Vastus:
Materjaliks on nanotselluloos tugevdatud tselluloos (NCC 8% + klaaskiud 15%).
Struktuur: kahekihiline{0}}kärje disain, mille küljepikkus on ülemisel kärgstruktuuril 6 mm ja alumisel kärgstruktuuril 10 mm.
Kate: antistaatiline grafeenkate (2 μm paksune) + niiskuskindel kobediatomiit (5 μm paksune)
Testi tulemused:
Kukkumise test: 1,2 meetrit allapoole, maksimaalne kiirendus 420 g
Niiskuskindluse test: 85% niiskus, 1,8% niiskuse neeldumise kiirus 48 tunni jooksul
Elektrostaatilise energia test: pinnatakistus: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Meditsiiniseadmete pakend: lahendada kaks probleemi: hoida seda puhtana ja ohutuna
Teatud kaubamärgiga kaasaskantava ultraheli diagnostikaseadme pakend peab vastama järgmistele standarditele:
Aseptikanõue: vastab meditsiinilise kvaliteedi standardile ISO 11737-1
Puhvri jõudlus: 1,5-meetrine kukkumine ei kahjusta seda.
Keskkonnanõuetele vastavus: T Ü V Austria on kinnitanud, et see on 100% taaskasutatav ja biolagunev.
Materjali moodustavad bambuskiud (60%), bio-põhine vaik (20%) ja nanohõbedane antibakteriaalne aine (0,5%).
Struktuur: 3D võrgutugi ja iseseisev õõnsuse asukoht
kate: PLA biolagunev niiskuskindel{0}}kate, mille paksus on 8 μm
Testi tulemused:
Mikroobide testimine: 99,9% Escherichia coli ja Staphylococcus aureus'e juhtudest peatati.
Kukkumise test: 1,5-meetrine kukkumine, 0,3 mm sondi liikumine
Lagunemiskatse: 180 päeva pärast oli tööstusliku komposti lagunemismäär 92%.
