一, Принципи на структурния дизайн: Преход от механични модели към функционална интеграция
1. Три{1}}измерна структура на пчелна пита: основният начин, по който се губи енергия
Чиповете и оптичните лещи са два примера за високо-прецизни електронни продукти, които са много чувствителни към енергията на удара. Архитектурата на биомиметичната структура на пчелна пита на формованата целулоза разпространява енергията на удара към много отделни единици. Например, марка лидарни опаковки включва шестоъгълни клетки тип пчелна пита, които са дълги 8 mm от всяка страна и 0,5 mm дебели по стените. Пиковото ускорение е намалено от 1200g обикновена EPS пяна до 380g при теста за падане от 1,2m, което защитава вътрешната прецизна структура.
Точки на дизайна:
Оптимизиране на размера на модула: Най-добре е съотношението между дължината на страната на модула с пчелна пита и продукта да бъде между 1:5 и 1:8 въз основа на теглото и размера на артикула.
Дизайн за градиент на дебелината на стената: За да направите стената по-твърда в тази област, направете я с дебелина 0,8 мм от страната на продукта. За да абсорбира по-добре енергията, направете го с дебелина 0,3 mm отвън.
Проверка на динамична симулация: Използвайте софтуера LS-DYNA, за да симулирате падане от 1,5 метра и да намерите най-добрия ъгъл за оформлението на пчелна пита (обикновено 45 градуса спрямо посоката на удара).
2. Подсилване от композитен материал: надхвърляне на границите на производителността на целулозата
Еластичният модул на типично формоване на целулоза е само 0,2–0,5 GPa, което затруднява издържането на тежко оборудване като сървъри и индустриални контролери. Добавянето на усилващи материали от наноцелулоза (NCC) или въглеродни влакна (CF) може да повиши модула до между 2 и 5 GPa. Например, опаковката на батерията за Huawei Mate 60 е направена от композитна маса, която е 30% стъклени влакна. Изкривяването при тест за подреждане от 50 kg е само 1,2 mm, което е 76% по-малко от чистата целулоза.
Проектиране на формула за материали:
Ефект от добавянето на клас материал към съотношението за подобряване на производителността
Якостта на опън на наноцелулозата (NCC) се повишава с 5–10%, а степента на водопоглъщане намалява с 30%.
Въглеродните влакна (CF) имат 15–20% по-висок модул на еластичност и 300% по-висока проводимост.
Смола на био- основа с температурна устойчивост от 5–8% беше повишена до 120 градуса, като същевременно беше биоразградима.
3. Интегриране на функционални покрития: Създаване на няколко бариери за защита
Статичното електричество, електромагнитните смущения (EMI) и микробиологичното замърсяване могат да причинят проблеми с високо-прецизните електронни продукти. Използвайки технология за повърхностно покритие, можете да получите „анти-статичен+екраниращ+антибактериален“ ефект:
Добавете 2–5% сажди или графен към повърхността, за да я направите по-малко устойчива на електричество (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), което отговаря на стандарта IEC 61340–5–1.
Покритие за електромагнитно екраниране: композитно покритие от никелирани влакна (5 μm), което намалява теглото с 60% в сравнение с типичното метално екраниране и блокира 40 dB звук в честотния диапазон 1-18 GHz.
Антибактериално покритие: Когато се третира с нано сребърни йони (Ag + концентрация 50ppm), то спира растежа на повече от 99% от Escherichia coli и Staphylococcus aureus.
2, Ключови технологични параметри: точен контрол от лабораторията до масовото производство
1. Подобряване на настройките за процеса на формоване
Механичните свойства на формованата целулоза се влияят пряко от нейната плътност (0,4–0,8 g/cm³). Можете да получите много точен контрол на плътността чрез промяна на температурата (180–250 градуса), налягането (5–10 MPa) и времето на задържане (10–30 секунди) по време на процеса на горещо пресоване.
Ниска плътност (0,4–0,5 g/cm ³): подходяща за леки омекотяващи пакети като мобилни телефони и слушалки. Може да поеме до 85% от удара.
Висока плътност (0,6–0,8 g/cm³): използва се за поддържане на големи машини като сървъри и индустриални роботи. Може да поддържа до 15-20 MPa налягане.
Опаковката за преносимия компютър Dell XPS 13 има дизайн с градиентна плътност, с плътност от 0,7 g/cm³ в долната опорна зона и 0,45 g/cm³ в горната буферна зона. Степента на повреда на екрана спадна от 18% на 3%, когато тестът за падане беше 1,5 метра.
2. Наклон на изваждане от формата и радиус на филето: Електронните устройства, които трябва да бъдат много прецизни, се нуждаят от опаковка, която е много прецизна (толеранс ± 0,1 mm), а наклонът на изваждане и радиусът на филето трябва да бъдат стриктно контролирани.
Наклон на деформиране: Наклонът на вътрешната кухина е 1–3 градуса, докато наклонът на външната стена е 0,5–1 градус. Това предпазва продукта от засядане или опаковката от промяна на формата.
Радиус на заобляне: R3-R5mm заоблени ъгли се използват при прехода на конструкцията към по-ниска концентрация на напрежение (коефициент на концентрация на напрежение, намален с 40%).
Проверка на симулацията: Използвайки ANSYS Workbench за моделиране на процеса на изваждане от формата и намиране на най-добрата комбинация от наклон и филета, животът на формата беше удължен от 50 000 употреби на 200 000 употреби.
3. Колаборативен дизайн с няколко кухини
Много{0}}дизайнът с кухини е необходим за електронни устройства с множество части (като дронове и медицинско оборудване), за да имат правилното местоположение и защита сами по себе си:
Независима камера: Всяка основна част, като чип или мотор, има собствена камера с размер ± 0,05 mm, за да ги предпази от удряне една в друга, докато се движат.
Свързващ канал: За да поддържате въздушното налягане равномерно и да улесните отварянето на кутията, поставете дихателни отвори с ширина 0,5 mm между камерите.
Дронът DJI Mavic 3 се предлага в кутия с 12 кухини, всяка със собствен слот за батерията, кардана и перките. Степента на щети при разопаковане е намаляла от 3% на 0,2%.
3, Често използван случай е за потребителска електроника и промишлено оборудване.
1. Високо{1}}прецизно опаковане на чипове: решение, което защитава на ниво микрометър
Опаковката за 5nm технологични чипове от дадена марка трябва да отговаря на тези стандарти:
Не е статичен: Повърхностното съпротивление е по-малко или равно на 10 ΩΩ/sq.
Влагоустойчивост: скоростта, с която абсорбира влагата, трябва да бъде по-малка от 2% (в атмосфера с 85% влажност за 48 часа).
Буфер: падане от 1 метър: пиково ускорение 500g
отговор:
Материалът е подсилена с наноцелулоза целулоза (NCC 8%+фибростъкло 15%).
Структура: Дву-слоест дизайн на пчелна пита с 6 mm странична дължина на горната пчелна пита и 10 mm странична дължина на долната пчелна пита.
Покритие: Графеново анти{0}}статично покритие (дебелина 2 μm) + влагоустойчиво- покритие от диатомитна пръст (дебелина 5 μm)
Резултати от теста:
Тест за падане: 1,2 метра надолу, 420g максимално ускорение
Тест за устойчивост на влага: 85% влажност, 1,8% степен на абсорбция на влага за 48 часа
Тест за електростатична енергия: Повърхностно съпротивление: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Опаковка за медицинско оборудване: два проблема за решаване: поддържането й чисто и безопасно
Опаковката на преносим ултразвуков диагностичен апарат от дадена марка трябва да отговаря на следните стандарти:
Изискване за асептичност: Отговаря на медицинския стандарт ISO 11737-1
Ефективност на буфера: Падане от 1,5 метра не го наранява.
Съответствие с околната среда: T Ü V Австрия потвърди, че е 100% рециклируем и биоразградим.
Бамбукови влакна (60%), смола на био- основа (20%) и нано сребърен антибактериален агент (0,5%) съставляват материала.
Структура: 3D мрежеста опора и независимо местоположение на кухината
покритие: PLA биоразградимо влаго{0}}устойчиво покритие с дебелина 8 μm
Резултати от теста:
Микробно изследване: 99,9% от Escherichia coli и Staphylococcus aureus са спрени.
Тест за падане: падане от 1,5 метра, движение на сондата 0,3 mm
Тест за разграждане: След 180 дни индустриалният компост има степен на разграждане от 92%.
