一، طراحی قالب: کنترل تا میلی متر، و ساختار کوچک
1. ساختن مدل های سه بعدی و پی بردن به نحوه کار
برای ساختن یک قالب{0}دقیق بالا، ابتدا باید شکل دقیق جسم را بدست آورید. میتوانید با استفاده از فناوری اسکن سهبعدی برای دریافت دادههای ابعاد دقیق روی اقلام الکترونیکی و نرمافزارهایی مانند RHINO و UG برای مدلسازی معکوس، یک حفره قالب کاملاً متناسب با شکل جسم بسازید. به عنوان مثال، بسته بندی Lenovo ThinkPad X1 Carbon از قالب های ماشینکاری CNC با خطای انتقال سطح کمتر از 0.05 میلی متر استفاده می کند. این باعث میشود فاصله بین محفظه بستهبندی و لوازم جانبی مانند تلفنهای همراه و کابلهای شارژ تا 0.2 میلیمتر حفظ شود که در حین حمل و نقل لرزش متوقف میشود و فضای اضافی را کاهش میدهد.
2. ساختاری که کپی و طراحی مدولار است
هنگام طراحی قالب برای وسایل الکترونیکی نامنظم مانند هدفون و کنترلرهای بازی، باید از فناوری "پروفایل منفی" استفاده شود. این تکنیک با استفاده از پرینت سه بعدی یا پردازش پیوندی پنج محوری، شیارهایی را ایجاد می کند که کاملاً متناسب با شکل جسم باشد. به عنوان مثال، سینی قالبگیری شده{4}} که سیستم بازی Sony PS5 را در خود جای میدهد، از طراحی پروفایل برای نگهداری میزبان، دسته، کابل و سایر لوازم جانبی در ماژولهای جداگانه استفاده میکند. حجم کل بسته بندی 30 درصد کمتر از پلاستیک فوم معمولی است. در عین حال، طراحی مدولار باعث می شود که به راحتی کنار هم قرار گیرند و سریع جدا شوند.
3. یافتن بهترین زاویه قالب گیری و زاویه R
زاویه قالبگیری (شیب قالب) و زاویه R{0}} (شعاع فیله) دو عامل مهمی هستند که بر میزان بستهبندی بسته تأثیر میگذارند. برای قالبگیری آسان، قالبهای سنتی اغلب از زوایای قالبگیری بیشتر (بیشتر یا مساوی 3 درجه) استفاده میکنند که باعث میشود طرفهای بستهبندی کج شده و فضا را هدر دهد. با بهینه سازی ساختار قالب گیری (مانند کشش هسته جانبی و قالب گیری هیدرولیکی)، قالب های با دقت بالا می توانند زاویه قالب گیری را تا 1 درجه کاهش دهند. آنها همچنین می توانند به صورت دینامیکی زاویه ارتفاع R را بر اساس ارتفاع محصول تغییر دهند (هرچه ارتفاع بیشتر باشد، زاویه R بزرگتر است). این استفاده از فضای عمودی را به حداکثر میرساند و در عین حال امکان قالبگیری صاف را فراهم میکند. به عنوان مثال، سینی قالبگیری شده در جعبه بستهبندی آیفون اپل دارای زاویه ریز قالبگیری 0.5 درجه است. این باعث می شود بسته بندی 5 میلی متر کوتاه تر و 8 درصد کمتر حجیم شود.
2، فرآیند قالبگیری از کنترل سطح میکرومتر{1}}برای یافتن تعادل مناسب بین چگالی و دقت استفاده میکند.
1. روش پرس مرطوب و فیلتر مکش خلاء
روش پرس مرطوب از فشار بالا (بیشتر یا مساوی 10 مگاپاسکال) و دمای بالا (180-200 درجه) برای بسته بندی محکم الیاف خمیر استفاده می کند. این راه اصلی برای متراکم کردن بسته بندی است. استفاده از قالبهای با دقت بالا با سیستمهای فیلتر خلاء ممکن است به سرعت از شر رطوبت و هوا در طول فرآیند قالبگیری خلاص شود، که باعث میشود مواد متخلخل کمتری داشته باشند. به عنوان مثال، بسته بندی Huawei MateBook X Pro از فناوری پرس مرطوب استفاده می کند که زبری سطح را از Ra6.3 میکرومتر به Ra1.6 میکرومتر کاهش می دهد و تراکم را تا 20 درصد افزایش می دهد. در عین حال، با کوتاه کردن دوره مکش از 8 ثانیه به 5 ثانیه و تغییر درجه خلاء از -0.08MPa به -0.1MPa، خطر شکستگی شکننده ناشی از فشرده سازی بیش از حد فیبر را کاهش می دهد.
2. فشار دادن گرم و درمان سطح
روش قالبگیری پرس گرم از دمای بالا (150-170 درجه) و فشار بالا (5-8 مگاپاسکال) برای انجام پرس دوم بر روی محصول نیمهتمام قالبگیری شده با خمیر خشک استفاده میکند. این کار باعث از بین رفتن خراش ها و ناهمواری های سطح می شود. حفره قالب با دقت بالا دارای صافی سطح 0.8 میکرومتر است. هنگامی که برای کاهش چسبندگی با یک پوشش PTFE جفت می شود، این باعث می شود که صافی سطح بسته بندی به سطح صافی قطعات قالب گیری تزریق پلاستیک نزدیک شود. برای مثال، بستهبندی هدفونهای بلوتوث آویزان{11}}شیائومی با فشار دادن داغ پردازش میشود تا سطح کمتر ناهموار باشد و از Ra3.2 میکرومتر به Ra0.4 میکرومتر برسد. در عین حال، روشهای حکاکی، بافتهایی در مقیاس کوچک{15} بر روی سطح ایجاد میکنند، از جمله الگوهای شن و ماسه ریز و الگوهای چرمی. این بافت ها نه تنها اصطکاک را برای جلوگیری از لغزش اشیا افزایش می دهند، بلکه سلسله مراتب بصری را با بازتاب نور و سایه ها بهتر می کنند.
3. قالب با تعداد زیادی ایستگاه و ساخت خودکار
قالبهای{0}دقت بالا باید با تجهیزات تولیدی کار کنند که به خوبی کار میکنند. قالبهای چند ایستگاهی، مانند قالبهای دوار و رفت و برگشتی، میتوانند چندین مرحله را در یک چرخه انجام دهند، مانند مکش، قالبگیری و قالبگیری. با این کار زمان لازم برای ساخت هر قطعه به 8 تا 12 ثانیه کاهش می یابد. خط تولید قالب گیری خمیر کاغذ کاملاً اتوماتیک از شرکت تجهیزات هوشمند گوانگدونگ هانسن از 12 قالب ایستگاهی و بازوهای مکانیکی برای برداشت خودکار اقلام استفاده می کند. می تواند هر روز 50000 قطعه بسازد. با استفاده از کنترل حلقه بسته دمای قالب (خطا 1 ± درجه ) و تصحیح فشار دینامیکی (خطا 0.1 ± مگاپاسکال) مطمئن می شویم که اندازه هر بسته یکسان باشد. این به فرآیند طراحی کمک می کند.
3، انتخاب مواد: کامپوزیت های فیبر و پوشش های کاربردی ساختارها را فشرده تر می کند.
1. بهبود تراکم و کامپوزیت فیبر
برای مواد تک الیافی مانند باگاس نیشکر و الیاف بامبو سخت است که همزمان با نیاز به استحکام، انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن مطابقت داشته باشند. با مخلوط کردن الیاف متنوع، مانند الیاف بامبو، باگاس نیشکر، و الیاف چوب، قالبهای با دقت بالا-میتوانند عملکرد بهتری داشته باشند. به عنوان مثال، فیبر بامبو کاملاً قوی است (بیشتر یا مساوی 500 مگاپاسکال)، باگاس نیشکر بسیار انعطاف پذیر است (در هنگام شکست بیش از یا برابر با 15٪ کشیده می شود، و ساختار الیاف چوب بسیار سفت است (مدول الاستیک آن بزرگتر یا مساوی 10GPa است). وقتی این سه را با نسبت 6:3:1 مخلوط میکنید، میتوانید چگالی قالبگیری خمیر را در 0.6-0.8g/cm³ مدیریت کنید، که 15٪ بیشتر از چگالی یک ماده است. تکنیک جهت گیری الیاف قالب نیز باعث می شود بسته بندی در جهت عمودی (جهت فشرده سازی) 20% متراکم تر از جهت افقی باشد که باعث استفاده بهتر از فضا می شود.
2. پوشش هایی که هدفی را دنبال می کنند و سطوح را قوی تر می کنند
قالبهای{0}دقت بالا میتوانند از فناوری پوشش کاربردی برای مقاومتر کردن بستهبندی در برابر رطوبت و سایش استفاده کنند. به عنوان مثال، بسته بندی هدفون Sony WH-1000XM5 دارای یک پوشش ضد آب مبتنی بر زیستی (ضخامت کمتر یا مساوی 5 میکرومتر) روی سطح قالب گیری خمیر است. این امر میزان جذب آب بسته بندی را از 12% به 3% کاهش می دهد. نانو سیلیس (سختی مداد بیشتر یا مساوی 3H) پوشش را در عین حال سخت تر می کند تا در حین جابجایی خراشیده نشود. ریزساختار قالب (عمق 0.1 تا 0.3 میلی متر) همچنین می تواند برای ایجاد فناوری های امدادی مانند چاپ سه بعدی آرم های برند استفاده شود. این نه تنها باعث میشود نام تجاری بیشتر قابل تشخیص باشد، بلکه با استفاده از افکتهای نور و سایه، تصویر را کمتر متورم میکند.
4، مثال صنعت: استفاده فشرده از قالبهای-با دقت بالا
1. بسته بندی برای سری اپل آیفون 15
اپل از قالبهای{0}دقیق بالا برای طراحی بستهبندی "فاصله صفر" استفاده میکند:
دقت قالب: با استفاده از پردازش پیوندی پنج محور، عدم دقت حفره قالب کمتر از 0.03 میلی متر است.
بهینه سازی ساختاری: تلفن همراه، شارژر MagSafe و دفترچه راهنمای دستورالعمل، همگی در ماژول های جداگانه ای که شبیه طراحی هستند ثابت شده اند. این باعث کاهش 18 درصدی اندازه بسته بندی در مقایسه با تکرار قبلی می شود.
مواد جدید: چگالی آن 0.7 گرم بر سانتیمتر است و از ترکیب 100% فیبر بامبو بازیافتی و خمیر باگاس نیشکر ساخته شده است. در فشرده سازی 25 درصد قوی تر است.
2. بسته بندی گوشی Lenovo Moto Razr 50d با صفحه نمایش تاشو
لنوو از طراحی قالب مدولار برای ایجاد جلوه "نمایشگر شناور" در بسته بندی خود استفاده می کند:
ساختار قالب: با استفاده از فن آوری کشش هسته جانبی و قالب گیری هیدرولیک، زاویه قالب گیری به 0.8 درجه کاهش می یابد، به این معنی که عمودی دیواره جانبی بسته حداقل 98 درجه است.
درمان سطح: پرس گرم و مهر زنی داغ لیزری بافت های نوری پویا را روی سطح بسته بندی ایجاد می کند که آن را نازک تر نشان می دهد.
ساختار پشتیبانی لانه زنبوری جای فوم قدیمی را می گیرد که وزن بسته بندی را 30٪ و حجم را تا 25٪ کاهش می دهد.
