一، سه مشکل فنی بزرگ با موقعیت یابی ساختاری پیچیده
هنگام بسته بندی دستگاه های الکترونیکی، سه چیز باید همزمان درست باشد: آنها باید در موقعیت خود دقیق باشند، بالشتک خوبی داشته باشند و به اندازه کافی قوی باشند که وزن را نگه دارند. با استفاده از فناوری قالبگیری تزریقی، پلاستیکهای سنتی ممکن است به راحتی به موقعیت مکانی{1}میلی متری برسند. با این حال، خمیر قالبگیری شده به دلیل خواص مواد و محدودیتهای فرآیند در درازمدت با مشکلات زیر مواجه میشود:
انواع مختلف مواد
از مواد طبیعی مانند باگاس نیشکر و الیاف بامبو برای ساخت خمیر قالبگیری شده استفاده میشود. طول، قطر و ترکیب شیمیایی الیاف بر اساس نوع ماده خام، محل تولید و حتی فصل تغییر می کند. به عنوان مثال، الیاف موجود در باگاس نیشکر معمولاً 1.0-1.8 میلی متر طول دارند، اما الیاف در چوب مخروطی ها ممکن است 2 تا 4 میلی متر طول داشته باشند. این تنوع طبیعی باعث می شود که اثربخشی فیلتر کردن آب خمیر کاغذ، راندمان قالب گیری و استحکام مکانیکی تغییر کند که به طور مستقیم بر پایداری ابعادی ساختارهای پیچیده تأثیر می گذارد.
تغییر شکل انقباض فرآیند
در ابتدا، خمیر قالب گیری یک کاغذ خالی مرطوب است که ممکن است 75 تا 80 درصد آب را در خود نگه دارد. هنگامی که محصول خشک می شود، آب موجود در آن تبخیر می شود و باعث می شود تا 2 تا 5٪ کوچک شود. مقدار انقباض از یک قسمت به قسمت دیگر بسیار متفاوت است. مدیریت جهت انقباض با روش های سنتی می تواند دشوار باشد، که به راحتی می تواند منجر به تغییر شکل تاب خوردگی یا پیچ خوردگی شود و بر دقت ساختار موقعیت یابی تأثیر بگذارد.
استحکام سازه ای که منطقی نیست
ساختار مکان یابی باید دقیقاً با سطح محصول مطابقت داشته باشد، در حالی که ساختار بافر باید انعطاف پذیری را از طریق حفره ها و میله های عمودی ارائه دهد. اگر ضخامت ماده فقط برای قوی تر کردن آن افزایش یابد، عملکرد بافر آسیب می بیند. اگر طراحی حفره بیش از حد متکی باشد، همچنین می تواند باعث ضعیف شدن استحکام موضعی شود زیرا الیاف به طور مساوی توزیع نشده اند.
2، راه حل پیشرفت: نوآوری کامل از مواد تا فرآیندها
در پاسخ به مسائل ذکر شده در بالا، صنعت از طریق سه روش اصلی: تغییر مواد، بهبود فرآیند و طراحی ساختار، پیشرفت تکنولوژیکی در موقعیتیابی خمیرهای قالبگیری شده در ساختارهای پیچیده داشته است.
1. تغییر مواد: کامپوزیت فیبر و فناوری افزودنی
با تغییر نسبت فیبر و افزودن مواد مفید، عملکرد دوغاب تا حد زیادی بهبود می یابد.
فناوری کامپوزیت الیاف: ترکیب الیاف بلند (مانند چوب مخروطیان) با الیاف کوتاه (مانند باگاس نیشکر) برای قویتر کردن ساختار و پر کردن شکافها برای ایجاد یکنواختی تراکم. به عنوان مثال، یک برند الکترونیک از ترکیبی از 60 درصد الیاف چوب مخروطی و 40 درصد الیاف باگاس نیشکر در بسته بندی خود استفاده می کند. این باعث می شود شیار موقعیت یابی تا 0.2 ± میلی متر دقیق تر باشد.
نحوه استفاده از تقویتکننده: افزودن رزین گرما سخت یا نانوسلولز برای ایجاد یک شبکه متقابل-در طول فرآیند پرس داغ با فشار بالا{1}}مواد را سفتتر میکند. بر اساس دادههای تجربی، افزودن 3 درصد نانوسلولز به خمیر قالبگیری شده، استحکام خمشی را تا 40 درصد افزایش میدهد در حالی که ظرفیت تغییر شکل الاستیک را 20 درصد نگه میدارد.
درمان ضد رطوبت{0}}: افزودن سولفات آلومینیوم یا عامل جفت کننده سیلان باعث می شود الیاف کمتر رطوبت را جذب کنند و از تغییر اندازه آنها در هنگام تغییر رطوبت جلوگیری می کند. در یک تنظیم رطوبت 90٪، نرخ تغییر اندازه بسته ضد رطوبت{3}} از 0.8٪ به 0.3٪ کاهش یافت.
2. بهینه سازی فرآیند: کنترل و اتوماسیون بهتر
ایده های جدید برای فرآیند پرس مرطوب: به سرعت به قالب شکل دهنده منتقل می شود تا اکستروژن با فشار بالا-و پس از شکل گیری خشک شود. این "روش یک مرحله ای" تغییر شکل را در طول فرآیند انتقال بیلت مرطوب کاهش می دهد. یک شرکت خاص با استفاده از فناوری پرس مرطوب، یک خط بسته بندی تلفن همراه می سازد. تحمل عمق شیار قرارگیری در ± 0.15 میلی متر تنظیم می شود.
در فناوری خشک کردن پرس گرم قالب، عناصر گرمایشی در قالب تعبیه میشوند تا با انتقال گرما از طریق تماس، تبخیر آب را تسریع کنند. در همان زمان، فشاری بین 0.5 تا 1.5 مگاپاسکال برای جلوگیری از تغییر شکل انقباض اعمال می شود. این رویکرد میزان انرژی مورد نیاز برای خشک کردن اشیا را تا 35 درصد کاهش میدهد و رطوبت محصولات را یکنواختتر میکند، تا 1.5 ±.
سیستم خودکار برای موقعیتیابی: افزودن ماژولهای درایو سروو و حسگرهای{0}دقت بالا برای تغییر مکان قالب در زمان واقعی. به عنوان مثال، یک روش ثبت اختراع به شما امکان می دهد با استفاده از ریل های کشویی و بلوک های موقعیت یابی قابل تنظیم، قالب ثابت را در یک میکرومتر تغییر دهید. این کار زمان لازم برای نصب و تراز کردن قالب را از 10 دقیقه به 2 دقیقه کاهش می دهد.
3. طراحی سازه: کار با هم برای طراحی توخالی، آرماتور عمودی و سطح منحنی
طراحی بیومیمتیک و بهینهسازی توپولوژی میتواند برای ساخت یک ساختار یکپارچه که "موقعیت، بافر و حمل" را ایجاد کند، استفاده شود.
هماهنگی بین حفره و آرماتور: در ناحیه قرارگیری، از آرماتور متراکم برای سفتتر کردن سازه استفاده میشود، در حالی که در ناحیه بافر، از حفرههای لانه زنبوری یا مواج برای جذب ضربه استفاده میشود. به عنوان مثال، یک لپتاپ با میلههای عمودی 0.5 میلیمتری در اطراف شیار قرار میگیرد. این میله ها مقاومت فشاری موضعی را سه برابر قوی تر می کنند و نیروی ضربه را در کل بسته از طریق حفره پخش می کنند.
طراحی برای اتصال سطح: برای ساخت سطوح نامتقارن، شکل سطح محصول را کپی کنید و از محدودیت های هندسی برای بدست آوردن موقعیت دقیق استفاده کنید. نوع خاصی از بسته بندی هدفون از فناوری اسکن سه بعدی برای ساختن مدلی از محصول استفاده می کند و سپس سطح پوشش داخلی را به صورت معکوس طراحی می کند تا گوشی و بسته 50 درصد بیشتر با هم تماس داشته باشند. اشتباه موقعیت یابی کمتر از 0.1 میلی متر است.
جبران سازه مبتنی بر فرآیند{0}}: منحنی های جبرانی برای تغییر شکل انقباض ایجاد کنید و از تغییر شکل پیش{1} معکوس برای جبران تغییرات اندازه که در طول خشک شدن رخ می دهد استفاده کنید. به عنوان مثال، 0.3٪ از تحمل انقباض طرف بلند را کنار بگذارید تا مطمئن شوید که اندازه محصول نهایی با مشخصات طراحی مطابقت دارد.
3، استفاده در صنعت: از آزمایشگاه تا تولید انبوه
نوآوریها در فناوری، خمیر قالبگیری شده را به انتخابی محبوب برای بستهبندی الکتریکی تبدیل کرده است.
Huawei Mate 60 Pro یک تلفن همراه-بالا است که دارای پوشش کاغذی قالبگیری شده و طراحی توخالی است که فاصله بین صفحهنمایش و بدنه را به ترتیب 2 و 3 میلیمتر نگه میدارد. در عین حال، مقاومت فشاری کلی بسته بندی به 15 کیلو پاسکال می رسد که برای گذراندن معیارهای تست حمل و نقل کافی است. این به لطف ساختار دنده عمودی است.
محافظت از لوازم جانبی دقیق: بسته بندی گیمبال پهپاد DJI دارای طراحی چند لایه است. لایه بالایی بدنه گیمبال را با شیارهای خمیده در جای خود نگه می دارد، در حالی که لایه زیرین با ساختار لانه زنبوری از موتور و سنسور محافظت می کند. این میزان آسیب محصول را از 0.8٪ به 0.2٪ کاهش می دهد.
بسته بندی برای دستگاه های پوشیدنی: جعبه بسته بندی Apple Watch Series 9 دارای ساختار خمیری قالبی دولایه است. لایه بیرونی به گونه ای طراحی شده است که جعبه را با طرح راه راه قوی تر می کند و لایه داخلی دارای یک حفره میکرو است که بدنه و بند ساعت را در جای خود نگه می دارد تا در هنگام حمل تکان نخورند.
