一, Štrukturálna optimalizácia: hlavný spôsob, ako zlepšiť silu a presnosť
1. Návrh dutej a vertikálnej výstuže: Nájdenie správnej rovnováhy medzi flexibilitou a pevnosťou
Obal, ktorý chráni elektrické predmety, musí byť schopný odolať nárazom aj deformácii. V dizajne formy môže dutá štruktúra urobiť produkt pružnejším a absorbovať energiu vibrácií počas prepravy. Výstužné tyče robia výrobok tuhším a rozširujú napätie tým, že zhustia usporiadanie vlákien. Napríklad počítače Lenovo sa dodávajú v krabiciach s vertikálnymi vlnitými rebrami, vďaka ktorým je každá krabica o 20 % pevnejšia, pokiaľ ide o pevnosť v tlaku. Oblúkový-prechod dutiny tiež pomáha rozložiť napätie, čo znižuje mieru poškodenia pri pádovom teste z 8 % na 0,3 %.
2. Odformovanie sklonu a zaobleného prechodu rohov: dvojitá záruka presnosti a výnosu
Sklon odformovania priamo ovplyvňuje veľkosť produktu a kvalitu povrchu. Príliš veľký sklon môže sťažiť demontáž, čo môže zanechať ťahavé jazvy alebo praskliny. Príliš veľký sklon môže tiež spôsobiť, že balenie bude menej užitočné. Aby sa zabezpečilo, že papierové prírezy zadržujúce vlhkosť-vychádzajú hladko a vlákna sa nelámu v dôsledku rovných hrán a pravých uhlov, formy na balenie elektronických výrobkov majú zvyčajne sklon odformovania 1 stupeň až 3 stupne a zaoblené prechody R0,5 až R2 mm. Forma na balenie slúchadiel Apple Beats Studio Pro napríklad zosilnila okraje produktu o 15 % a obmedzila odpad tým, že zaoblila rohy.
3. Ovládanie hrúbky steny: schopnosť nájsť správnu rovnováhu medzi pevnosťou a cenou
Pevnosť výrobku do značnej miery závisí od hrúbky stien, ale ich príliš hrubé zasychanie môže vyžadovať viac surovín a energie. Väčšina foriem na balenie elektronických zariadení má steny s hrúbkou 0,5 až 6 mm (metóda adsorpčného formovania) a zosilňujú slabé časti pridaním ďalšej hrúbky. Napríklad forma balenia telefónu Xiaomi spôsobila, že steny v oblasti modulu fotoaparátu boli hrubšie o 0,3 mm, vďaka čomu bola miestna pevnosť v tlaku o 30 % silnejšia, zatiaľ čo celková spotreba materiálu vzrástla iba o 5 %.
2, Procesná adaptácia: technologický skok od lisovania za mokra k lisovaniu za sucha
1. Proces lisovania za mokra: výroba čohokoľvek s množstvom detailov a presnosti
Metóda lisovania za mokra využíva vysoko{0}}lisovanie, aby vlákna boli hustejšie, vďaka čomu je skvelá na balenie špičkovej-elektroniky. Existujú dva hlavné problémy, ktoré musí návrh formy vyriešiť:
Usporiadanie orientované na vlákna-: Smer toku vlákien v tlakovom poli je regulovaný starostlivo prispôsobenými konvexnými a konkávnymi formami. Forma balenia pre telefón Sony Xperia 1 V napríklad využíva technológiu zónového riadenia tlaku na zarovnanie vlákien so smerom nárazu. To zvyšuje mieru absorpcie energie o 40 % pri pádových testoch.
Vytvorenie mikroporéznej štruktúry: Forma musí vyrobiť mikroporéznu sústavu 0,1–0,5 mm, aby vyhovovala potrebám presných nástrojov na vyrovnávanie. Spoločnosť vyrobila baliacu formu pre lekárske elektronické zariadenia, ktorá využíva technológiu laserového gravírovania na rovnomerné rozmiestnenie 0,2 mm mikropórov, pričom nepresnosť hustoty produktu sa udržiava v rozmedzí ± 2 %.
2. Suché formy: hľadanie nízkych{1}}nákladov, rýchle prototypovanie
Lisovanie za tepla je súčasťou suchého procesu, čo znižuje potrebu vlhkosti, spotrebu energie a výrobné náklady. Existujú dva veľké problémy, ktoré musí návrh formy vyriešiť:
Optimalizácia vedenia tepla: Suchý proces potrebuje rýchlo zahriať vlákna, aby boli pevné, a forma potrebuje použiť materiály s vysokou tepelnou vodivosťou (ako je hliníková zliatina) a vybudovať okruh chladiacej vody, ktorý vyhovuje. Napríklad istá spoločnosť vyrobila formu na formovanie suchej buničiny, ktorá skrátila cyklus formovania zo 120 sekúnd na 80 sekúnd preskupením okruhu chladiacej vody.
Lepšia kvalita povrchu: Technológia suchého procesu často zanecháva na povrchoch otrepy, preto forma potrebuje použiť technológiu nanovrstvovania. Na určitú formu na balenie notebookov bol nanesený titánový povlak, aby bol povrch produktu menej drsný, od Ra3,2 μm po Ra0,8 μm. Toto spĺňalo štandardy vzhľadu pre elektroniku vyššej-triedy.
3, Súlad so životným prostredím: Trendy v trvalo udržateľnom dizajne vo svete podnikania
1. Modulárny dizajn: najlepší spôsob, ako prinútiť viac ľudí k recyklácii
Predpis EÚ WEEE hovorí, že elektronické zariadenia musia mať mieru recyklácie plastov aspoň 85 %. Časti obalov s klasickým integrovaným dizajnom foriem sa však ťažko rozoberajú a majú iba 55% mieru recyklácie. Patentky spájajú modulárne formy namiesto lepidla, čo uľahčuje rozoberanie častí balenia. Napríklad jeden výrobca notebookov zmenil formu centrálneho rámu z integrovanej na modulárnu. To zvýšilo mieru recyklácie plastov na 82 % a znížilo náklady na formy o 10 %.
2. Zmena biologických materiálov s cieľom znížiť ich vplyv na životné prostredie
Pri výrobe biologických materiálov ako PLA a PHA do foriem je potrebné vyriešiť dva veľké problémy:
Teplotná odolnosť: Teplota vstrekovania by sa mala udržiavať medzi 180 a 220 stupňami Celzia a forma by mala byť potiahnutá chrómom, aby sa na ňu PLA neprilepila. Spoločnosť vyrobila formu na balenie mobilných telefónov PLA, ktorá po chrómovaní vydrží 200 000-krát dlhšie ako predtým.
Optimalizácia tekutosti: Materiál PHA je veľmi hrubý, čo môže spôsobiť nerovnomerné plnenie. Pri konštrukcii formy sa musia použiť gradientové prietokové kanály. Optimalizáciou sekcie prietokového kanála určitá forma lekárskeho elektronického balenia urobila distribúciu vlákien tovaru PHA o 30 % rovnomernejšie.
4, Priemyselná prax: Od veľkého technologického prelomu k širokému použitiu
Prípad 1: Návrh spoločnosti Lenovo nahradiť plast
Lenovo začne v roku 2022 pomaly prechádzať z plastovej výplne v obaloch notebookov na lisovanie z buničiny. Vďaka tomu bude obal pevnejší a presnejší vďaka použitiu nových dizajnov foriem.
Zvýšenie množstva dlhých vlákien o 30 % na vybudovanie štruktúry kostry a použitie vysokej metlovej mechanickej buničiny (TMP) na zlepšenie stupňa prepletenia vlákien;
Použitie Enhanceru: Pridanie 0,2 % roztoku PAM na vytvorenie štruktúry sieťovej membrány zníži vypadávanie čipov o 86 %.
Zlepšenie procesu lisovania za tepla: Produkt je o 20 % tesnejší pri kombinácii 180 stupňov, 0,5 MPa a 40 sekúnd a chyba rovinnosti povrchu je menšia ako 0,08 mm.
Lenovo do roku 2024 úplne nahradilo obaly z buničiny. To znížilo náklady na prepravu jedného notebooku o 15 % a zvýšilo spokojnosť zákazníkov o 12 %.
Prípad 2: Inovácia estetiky vlákien spoločnosti Apple
Obal slúchadiel Apple Beats Studio Pro je vyrobený zo 100 %{1}}materiálov na báze vlákien (bambusové vlákno a bagasové vlákno z cukrovej trstiny). Nasledujúci dizajn formy predstavuje kompromis medzi pevnosťou a presnosťou:
Pridaním nanocelulózy (v priemere 50–100 nm) do materiálu je o 50 % pevnejší, čo je to, čo presné zariadenia potrebujú, aby správne fungovali.
Dizajn mikroporéznej štruktúry: 0,3 mm voštinové bunky sa používajú na rozdelenie oblasti, čo znižuje mieru poškodenia z 8 % na 0,3 % počas testovania pádom.
Modulárna výroba: CNC presné obrábacie formy zaisťujú, že veľkosť balenia je presná s presnosťou ± 0,05 mm, čo uľahčuje zostavenie produktu.
