一, Principy konstrukčního návrhu: Přechod od mechanických modelů k funkční integraci
1. Tří-dimenzionální voštinová struktura: hlavní způsob ztráty energie
Čipy a optické čočky jsou dva příklady vysoce{0}}přesných elektronických produktů, které jsou velmi citlivé na energii nárazu. Biomimetická voštinová struktura struktury lisované buničiny šíří energii nárazu do mnoha samostatných jednotek. Například balení lidaru obsahuje šestihranné voštinové buňky, které jsou dlouhé 8 mm na každé straně a 0,5 mm silné na stěnách. Špičkové zrychlení se snížilo z 1200 g běžné pěny EPS na 380 g v testu pádu z 1,2 m, což chránilo vnitřní přesnou strukturu.
Body designu:
Optimalizace velikosti jednotky: Nejlepší je udržovat poměr délky strany voštinové jednotky k produktu mezi 1:5 a 1:8 na základě hmotnosti a velikosti položky.
Návrh pro gradient tloušťky stěny: Aby byla stěna v této oblasti tužší, vytvořte ji na straně produktu tloušťku 0,8 mm. Aby lépe absorboval energii, udělejte z vnější strany tloušťku 0,3 mm.
Ověření dynamické simulace: Pomocí softwaru LS-DYNA simulujte pád z výšky 1,5 metru a najděte nejlepší úhel pro rozvržení plástve (obvykle 45 stupňů ke směru nárazu).
2. Vyztužení kompozitním materiálem: překračování limitů výkonu buničiny
Modul pružnosti typického lisování buničiny je pouze 0,2–0,5 GPa, což ztěžuje držení těžkého zařízení, jako jsou servery a průmyslové řídicí jednotky. Přidání nanocelulózových (NCC) nebo uhlíkových vláken (CF) výztužných materiálů může zvýšit modul na 2 až 5 GPa. Například obal baterie pro Huawei Mate 60 je vyroben z kompozitní buničiny, která je z 30 % tvořena skleněnými vlákny. Zkreslení při 50 kg stohovacím testu je pouze 1,2 mm, což je o 76 % méně než u čisté buničiny.
Návrh vzorce pro materiály:
Vliv přidání třídy materiálu k poměru zlepšení výkonu
Pevnost v tahu nanocelulózy (NCC) se zvyšuje o 5–10 % a míra absorpce vody klesá o 30 %.
Uhlíkové vlákno (CF) má o 15–20 % vyšší modul pružnosti a o 300 % vyšší vodivost.
Pryskyřice na bio{0}} bázi s teplotní odolností 5–8 % byla zvýšena na 120 stupňů, přičemž byla stále biologicky odbouratelná.
3. Integrace funkčních povlaků: Vytvoření několika ochranných bariér
Statická elektřina, elektromagnetické rušení (EMI) a mikrobiologická kontaminace mohou způsobit problémy s vysoce přesnými elektronickými produkty. Pomocí technologie povrchové úpravy můžete získat „anti-statický+stínící+antibakteriální“ efekt:
Přidejte na povrch 2–5 % sazí nebo grafenu, aby byl méně odolný vůči elektřině (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), což splňuje normu IEC 61340–5–1.
Povlak pro elektromagnetické stínění: Poniklovaný-vláknový (5 μm) povlak z kompozitního materiálu, který snižuje hmotnost o 60 % ve srovnání s typickým kovovým stíněním a blokuje 40 dB zvuku ve frekvenčním rozsahu 1–18 GHz.
Antibakteriální povlak: Při ošetření nano ionty stříbra (Ag + koncentrace 50 ppm) zastaví více než 99 % Escherichia coli a Staphylococcus aureus v růstu.
2, Klíčové technologické parametry: přesné řízení od laboratoře až po sériovou výrobu
1. Lepší fungování nastavení pro proces formování
Mechanické vlastnosti lisované buničiny jsou přímo ovlivněny její hustotou (0,4–0,8 g/cm³). Velmi přesnou kontrolu hustoty můžete dosáhnout změnou teploty (180–250 stupňů), tlaku (5–10 MPa) a doby výdrže (10–30 sekund) během procesu lisování za tepla.
Nízká hustota (0,4–0,5 g/cm³): vhodná pro lehké odpružení, jako jsou mobilní telefony a sluchátka. Dokáže absorbovat až 85 % nárazu.
Vysoká hustota (0,6–0,8 g/cm³): používá se k podpoře velkých strojů, jako jsou servery a průmyslové roboty. Dokáže udržet tlak 15–20 MPa.
Obal pro notebook Dell XPS 13 má design s gradientem hustoty s hustotou 0,7 g/cm³ v oblasti spodní podpory a 0,45 g/cm³ v oblasti horní vyrovnávací paměti. Míra poškození obrazovky klesla z 18 % na 3 %, když byl test pádem 1,5 metru.
2. Sklon odformování a poloměr zaoblení: Elektronická zařízení, která musí být velmi přesná, potřebují velmi přesné balení (tolerance ± 0,1 mm) a sklon vyjmutí z formy a poloměr zaoblení musí být přísně kontrolovány.
Sklon odformování: Sklon vnitřní dutiny je 1–3 stupně, zatímco sklon vnější stěny je 0,5–1 stupeň. Tím se zabrání přilepení produktu nebo změně tvaru obalu.
Poloměr zaoblení: R3-R5mm zaoblené rohy jsou použity při přechodu konstrukce na nižší koncentraci napětí (faktor koncentrace napětí snížen o 40 %).
Ověření simulace: Použitím ANSYS Workbench k modelování procesu demontáže a nalezení nejlepší kombinace sklonu a zaoblení byla životnost formy prodloužena z 50 000 použití na 200 000 použití.
3. Kolaborativní design s několika dutinami
Pro elektronická zařízení s více částmi (jako jsou drony a lékařské vybavení) je zapotřebí více{0}}dutinový design, aby měla sama o sobě správné umístění a ochranu:
Nezávislá komora: Každá část jádra, jako čip nebo motor, má svou vlastní komoru o velikosti ± 0,05 mm, aby se zabránilo vzájemnému nárazu při pohybu.
Připojovací kanál: Pro udržení rovnoměrného tlaku vzduchu a usnadnění otevírání boxu vložte mezi komory 0,5 mm široké dýchací otvory.
Dron DJI Mavic 3 je dodáván v pouzdře s 12 dutinami, z nichž každá má vlastní slot pro baterii, gimbal a čepele. Míra poškození při vybalování klesla ze 3 % na 0,2 %.
3, Běžným případem použití je spotřební elektronika a průmyslová zařízení.
1. Vysoce-přesné balení čipů: řešení, které chrání na úrovni mikrometrů
Obal pro 5nm procesní čipy dané značky musí odpovídat těmto standardům:
Není statický: Povrchový odpor je menší nebo roven 10 ΩΩ/sq.
Odolnost proti vlhkosti: rychlost, kterou absorbuje vlhkost, musí být menší než 2 % (v atmosféře s 85% vlhkostí po dobu 48 hodin).
Vyrovnávací paměť: pád z 1 metru: špičkové zrychlení 500 g
Odpověď:
Materiálem je nanocelulózová vyztužená buničina (NCC 8% + 15% skleněné vlákno).
Struktura: Dvouvrstvý voštinový design s délkou strany 6 mm na horní voštině a délkou strany 10 mm na spodní voštině.
Povlak: Grafenový anti{0}}statický povlak (tloušťka 2 μm) + povlak odolný proti vlhkosti- křemeliny (tloušťka 5 μm)
Výsledky testu:
Test pádu: 1,2 metru dolů, maximální zrychlení 420 g
Test odolnosti proti vlhkosti: 85% vlhkost, 1,8% míra absorpce vlhkosti za 48 hodin
Test na elektrostatickou energii: Povrchový odpor: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Obaly pro lékařské vybavení: dva problémy, které je třeba vyřešit: udržovat je čisté a bezpečné
Obal pro přenosný ultrazvukový diagnostický přístroj dané značky musí odpovídat těmto normám:
Aseptické požadavky: Splňuje lékařskou normu ISO 11737-1
Výkon vyrovnávací paměti: Pád z 1,5 metru mu neublíží.
Shoda s životním prostředím: T Ü V Austria potvrdila, že je 100% recyklovatelný a biologicky odbouratelný.
Materiál tvoří bambusové vlákno (60 %), bio-pryskyřice (20 %) a antibakteriální látka nanostříbro (0,5 %).
Struktura: 3D síťová podpora a nezávislé umístění dutiny
potah: PLA biologicky odbouratelný potah-odolný proti vlhkosti o tloušťce 8 μm
Výsledky testu:
Mikrobiální testování: 99,9 % Escherichia coli a Staphylococcus aureus bylo zastaveno.
Test pádu: pád z 1,5 metru, pohyb sondy 0,3 mm
Test rozkladu: Po 180 dnech měl průmyslový kompost míru rozkladu 92 %.
