一,Yapısal Tasarım İlkeleri: Mekanik Modellerden Fonksiyonel Entegrasyona Geçiş
1. Üç-boyutlu petek yapısı: enerji kaybının ana yolu
Çipler ve optik lensler, darbe enerjisine karşı çok hassas olan, yüksek-hassasiyete sahip elektronik ürünlere iki örnektir. Kalıplanmış hamurun biyomimetik petek yapı mimarisi, darbe enerjisini birçok ayrı birime yayar. Örneğin, bir Lidar ambalaj markasının her iki tarafında 8 mm uzunluğunda ve duvarlarında 0,5 mm kalınlığında altıgen petek hücreleri bulunuyor. 1,2 metreden düşme testinde en yüksek hızlanma 1200 g normal EPS köpükten 380 g'a düşerek iç hassas yapıyı korudu.
Tasarım noktaları:
Ünitenin boyutunun optimize edilmesi: Bal peteği ünitesinin yan uzunluğunun ürüne en boy oranını, öğenin ağırlığına ve boyutuna bağlı olarak 1:5 ile 1:8 arasında tutmak en iyisidir.
Duvar kalınlığı gradyanı için tasarım: Duvarı bu alanda daha sert hale getirmek için ürün tarafında 0,8 mm kalınlıkta yapın. Enerjiyi daha iyi absorbe etmek için dış kısmını 0,3 mm kalınlığında yapın.
Dinamik simülasyonun doğrulanması: 1,5 metrelik bir düşüşü simüle etmek ve petek düzeni için en iyi açıyı (genellikle çarpma yönüne 45 derece) bulmak için LS-DYNA yazılımını kullanın.
2. Kompozit malzeme takviyesi: kağıt hamuru performansının sınırlarının ötesine geçmek
Tipik kağıt hamuru kalıplamanın elastik modülü yalnızca 0,2-0,5 GPa'dır, bu da sunucular ve endüstriyel kontrolörler gibi ağır ekipmanların dayanmasını zorlaştırır. Nanoselüloz (NCC) veya karbon fiber (CF) takviye malzemelerinin eklenmesi, modülü 2 ila 5 GPa arasına yükseltebilir. Örneğin, Huawei Mate 60'ın pil ambalajı %30'u cam elyaf olan kompozit hamurdan yapılmıştır. 50 kg'lık istifleme testindeki distorsiyon yalnızca 1,2 mm'dir, bu da saf kağıt hamurundan %76 daha azdır.
Malzemeler için formül tasarlama:
Performans iyileştirme oranına malzeme sınıfı eklemenin etkisi
Nano selülozun (NCC) çekme mukavemeti %5-10 artarken, su emme oranı %30 azalır.
Karbon fiber (CF), %15-20 daha yüksek elastik modüle ve %300 daha yüksek iletkenliğe sahiptir.
Sıcaklık direnci %5–8 olan biyo-bazlı reçine, hâlâ biyolojik olarak parçalanabilirken 120 dereceye çıkarıldı.
3. Fonksiyonel kaplamaların entegrasyonu: Koruma için çeşitli bariyerler oluşturmak
Statik elektrik, elektromanyetik girişim (EMI) ve mikrobiyolojik kirlenmenin tümü, yüksek-hassas elektronik ürünlerde sorunlara neden olabilir. Yüzey kaplama teknolojisini kullanarak "anti-statik+koruyucu+antibakteriyel" etkiyi elde edebilirsiniz:
IEC 61340–5–1 standardını karşılayan elektriğe karşı daha az dirençli hale getirmek için yüzeye %2–5 oranında karbon siyahı veya grafen ekleyin (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq).
Elektromanyetik koruma için kaplama: Tipik metal korumaya kıyasla ağırlığı %60 oranında azaltan ve 1-18 GHz frekans aralığında 40 dB sesi engelleyen nikel-kaplamalı fiber (5 μm) kompozit kaplama.
Antibakteriyel kaplama: Nano gümüş iyonlarıyla (Ag + konsantrasyon 50ppm) işlendiğinde Escherichia coli ve Staphylococcus aureus'un %99'undan fazlasının büyümesini durdurur.
2, Anahtar teknolojik parametreler: laboratuvardan seri üretime kadar tam kontrol
1. Kalıplama işlemine ilişkin ayarların daha iyi çalışmasını sağlamak
Kalıplanmış hamurun mekanik özellikleri yoğunluğundan (0,4–0,8g/cm³) doğrudan etkilenir. Sıcak presleme işlemi sırasında sıcaklığı (180–250 derece), basıncı (5–10 MPa) ve bekletme süresini (10–30 saniye) değiştirerek çok hassas yoğunluk kontrolü elde edebilirsiniz.
Düşük yoğunluk (0,4–0,5g/cm³): cep telefonları ve kulaklıklar gibi hafif yastıklama paketleri için iyidir. Darbenin %85’ine kadar absorbe edebilir.
Yüksek yoğunluk (0,6–0,8g/cm³): sunucular ve endüstriyel robotlar gibi büyük makineleri desteklemek için kullanılır. 15-20MPa basınca kadar dayanabilir.
Dell XPS 13 dizüstü bilgisayarın ambalajı, alt destek alanında 0,7 g/cm³ ve üst tampon alanında 0,45 g/cm³ yoğunluğa sahip, degrade yoğunluk tasarımına sahiptir. Düşme testi 1,5 metre olduğunda ekran hasar oranı %18'den %3'e düştü.
2. Kalıptan çıkarma eğimi ve fileto yarıçapı: Çok hassas olması gereken elektronik cihazlar, çok hassas (tolerans ± 0,1 mm) paketlemeye ihtiyaç duyar ve kalıptan çıkarma eğimi ve fileto yarıçapı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Kalıptan çıkarma eğimi: İç boşluğun eğimi 1-3 derece, dış duvarın eğimi ise 0,5-1 derecedir. Bu, ürünün sıkışmasını veya paketin şekil değiştirmesini önler.
Yuvarlama yarıçapı: Yapının daha düşük gerilim konsantrasyonuna geçişinde R3-R5mm yuvarlatılmış köşeler kullanılmıştır (gerilim konsantrasyon faktörü %40 oranında azaltılmıştır).
Simülasyonun doğrulanması: Kalıptan çıkarma sürecini modellemek ve en iyi eğim ve dolgu kombinasyonunu bulmak için ANSYS Workbench kullanılarak kalıbın ömrü 50.000 kullanımdan 200.000 kullanıma çıkarıldı.
3. Çeşitli boşluklarla işbirlikçi tasarım
Çok parçalı elektronik cihazların (dronlar ve tıbbi ekipman gibi) kendi başlarına doğru konuma ve korumaya sahip olması için çok-kaviteli tasarım gereklidir:
Bağımsız bölme: Çip veya motor gibi her çekirdek parçanın, hareket ettirilirken birbirlerine çarpmasını önlemek için ± 0,05 mm boyutunda kendi bölmesi vardır.
Bağlantı kanalı: Hava basıncını eşit tutmak ve kutunun açılmasını kolaylaştırmak için bölmelerin arasına 0,5 mm genişliğinde havalandırma açıklıkları koyun.
DJI Mavic 3 drone, her biri pil, gimbal ve bıçaklar için kendi yuvasına sahip 12 oyuklu bir kutuyla gelir. Paketi açarken oluşan hasar oranı %3'ten %0,2'ye düştü.
3, Tüketici elektroniği ve endüstriyel ekipmanlar için yaygın bir kullanım durumudur.
1. Yüksek-hassas talaş paketleme: mikrometre düzeyinde koruma sağlayan bir çözüm
Belirli bir markanın 5nm proses çiplerinin ambalajı şu standartlara uygun olmalıdır:
Statik değil: Yüzey direnci 10 ΩΩ/sq'ye eşit veya daha azdır.
Neme dayanıklılık: Nemi absorbe etme oranı %2'den az olmalıdır (48 saat boyunca %85 nem oranına sahip bir atmosferde).
Tampon: 1 metreden düşme: en yüksek hızlanma 500g
Cevap:
Nanoselüloz Takviyeli Hamur (NCC %8 + Fiberglas %15) malzemedir.
Yapı: Üst petekte 6 mm kenar uzunluğuna ve alt petek üzerinde 10 mm kenar uzunluğuna sahip çift-katmanlı petek tasarımı.
Kaplama: Grafen anti-statik kaplama (2 μm kalınlığında) + Diyatomlu toprak nemine- dayanıklı kaplama (5 μm kalınlığında)
Testin sonuçları:
Düşme testi: 1,2 metre aşağı, 420g maksimum hızlanma
Neme dayanıklılık testi: 48 saatte %85 nem, %1,8 nem emme oranı
Elektrostatik enerji testi: Yüzey direnci: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Tıbbi ekipmanın ambalajlanması: çözülmesi gereken iki sorun: temiz ve güvenli tutulması
Belirli bir markanın taşınabilir ultrason teşhis cihazının ambalajı şu standartlara uygun olmalıdır:
Aseptik gereklilik: Tıbbi sınıf standardı ISO 11737-1'i karşılar
Tampon performansı: 1,5 metrelik bir düşüşten zarar gelmez.
Çevresel uyumluluk: T Ü V Avusturya %100 geri dönüştürülebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir olduğunu onaylamıştır.
Bambu lifi (%60), biyo-bazlı reçine (%20) ve nano gümüş antibakteriyel madde (%0,5) malzemeyi oluşturur.
Yapı: 3 boyutlu ağ desteği ve bağımsız boşluk konumu
kaplama: 8 μm kalınlığında PLA biyolojik olarak parçalanabilen neme-geçirmez kaplama
Testin sonuçları:
Mikrobiyal test: Escherichia coli ve Staphylococcus aureus'un %99,9'u durduruldu.
Düşme testi: 1,5 metreden düşme, 0,3 mm prob hareketi
Bozunma testi: 180 gün sonra endüstriyel kompostun bozunma oranı %92 oldu.
