一, Princípy štrukturálneho návrhu: Prechod od mechanických modelov k funkčnej integrácii
1. Troj-dimenzionálna štruktúra včelieho plástu: hlavný spôsob straty energie
Čipy a optické šošovky sú dva príklady-vysoko presných elektronických produktov, ktoré sú veľmi citlivé na energiu nárazu. Biomimetická štruktúra voštinovej štruktúry lisovanej buničiny šíri energiu nárazu do mnohých samostatných jednotiek. Napríklad obal značky lidar obsahuje šesťhranné voštinové bunky, ktoré sú na každej strane dlhé 8 mm a na stenách hrubé 0,5 mm. Maximálne zrýchlenie sa znížilo z 1200 g bežnej EPS peny na 380 g v teste pádom z 1,2 m, čo chránilo vnútornú presnú štruktúru.
Body dizajnu:
Optimalizácia veľkosti jednotky: Najlepšie je zachovať pomer dĺžky strany voštinovej jednotky k rozmeru produktu medzi 1:5 a 1:8 na základe hmotnosti a veľkosti položky.
Dizajn pre gradient hrúbky steny: Ak chcete, aby bola stena v tejto oblasti tuhšia, urobte jej hrúbku 0,8 mm na strane produktu. Aby lepšie absorboval energiu, urobte ho z vonkajšej strany s hrúbkou 0,3 mm.
Overenie dynamickej simulácie: Použite softvér LS-DYNA na simuláciu pádu z výšky 1,5 metra a nájdite najlepší uhol pre rozloženie plástu (zvyčajne 45 stupňov k smeru nárazu).
2. Vystuženie kompozitným materiálom: prekračujúce hranice výkonu buničiny
Modul pružnosti typického lisovania buničiny je iba 0,2 – 0,5 GPa, čo sťažuje držanie ťažkých zariadení, ako sú servery a priemyselné ovládače. Pridanie nanocelulózových (NCC) alebo uhlíkových vlákien (CF) výstužných materiálov môže zvýšiť modul na 2 až 5 GPa. Napríklad obal batérie pre Huawei Mate 60 je vyrobený z kompozitnej buničiny, ktorá pozostáva z 30 % sklenených vlákien. Skreslenie pri teste stohovania s hmotnosťou 50 kg je iba 1,2 mm, čo je o 76 % menej ako pri čistej buničine.
Navrhovanie vzorca pre materiály:
Účinok pridania triedy materiálu k pomeru zlepšenia výkonu
Pevnosť v ťahu nanocelulózy (NCC) sa zvyšuje o 5–10 % a miera absorpcie vody klesá o 30 %.
Uhlíkové vlákno (CF) má o 15–20 % vyšší modul pružnosti a o 300 % vyššiu vodivosť.
Živica na bio{0}} báze s teplotnou odolnosťou 5–8 % bola zvýšená na 120 stupňov, pričom bola stále biologicky odbúrateľná.
3. Integrácia funkčných náterov: Vytvorenie niekoľkých bariér na zabezpečenie
Statická elektrina, elektromagnetické rušenie (EMI) a mikrobiologická kontaminácia môžu spôsobiť problémy s-vysoko presnými elektronickými produktmi. Pomocou technológie povrchovej úpravy môžete dosiahnuť „anti-statický+tieniaci+antibakteriálny“ efekt:
Pridajte na povrch 2–5 % sadzí alebo grafénu, aby bol menej odolný voči elektrine (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), čo spĺňa normu IEC 61340–5–1.
Povlak na elektromagnetické tienenie: poniklovaný-vláknový (5 μm) kompozitný kryt, ktorý znižuje hmotnosť o 60 % v porovnaní s typickým kovovým tienením a blokuje 40 dB zvuku vo frekvenčnom rozsahu 1 – 18 GHz.
Antibakteriálny povlak: Pri ošetrení nano iónmi striebra (Ag + koncentrácia 50 ppm) zastaví rast viac ako 99 % Escherichia coli a Staphylococcus aureus.
2, Kľúčové technologické parametre: presná kontrola od laboratória až po sériovú výrobu
1. Lepšie fungovanie nastavení pre proces formovania
Mechanické vlastnosti lisovanej buničiny sú priamo ovplyvnené jej hustotou (0,4–0,8 g/cm³). Veľmi presné riadenie hustoty môžete dosiahnuť zmenou teploty (180 – 250 stupňov), tlaku (5 – 10 MPa) a doby zdržania (10 – 30 sekúnd) počas procesu lisovania za tepla.
Nízka hustota (0,4–0,5 g/cm³): vhodná pre ľahké tlmiace obaly, ako sú mobilné telefóny a slúchadlá. Dokáže absorbovať až 85 % nárazu.
Vysoká hustota (0,6–0,8 g/cm³): používa sa na podporu veľkých strojov, ako sú servery a priemyselné roboty. Dokáže udržať tlak až 15–20 MPa.
Obal pre notebook Dell XPS 13 má dizajn s gradientom hustoty s hustotou 0,7 g/cm³ v spodnej oblasti podpory a 0,45 g/cm³ v hornej oblasti vyrovnávacej pamäte. Miera poškodenia obrazovky klesla z 18 % na 3 %, keď bol test pádom 1,5 metra.
2. Sklon odformovania a polomer zaoblenia: Elektronické zariadenia, ktoré musia byť veľmi presné, potrebujú veľmi presné balenie (tolerancia ± 0,1 mm) a sklon odformovania a polomer zaoblenia musia byť prísne kontrolované.
Sklon odformovania: Sklon vnútornej dutiny je 1–3 stupne, zatiaľ čo sklon vonkajšej steny je 0,5–1 stupeň. To zabráni zaseknutiu produktu alebo zmene tvaru obalu.
Polomer zaoblenia: R3-R5mm zaoblené rohy sú použité pri prechode konštrukcie na nižšiu koncentráciu napätia (faktor koncentrácie napätia znížený o 40%).
Overenie simulácie: Použitím ANSYS Workbench na modelovanie procesu vyberania z formy a nájdenie najlepšej kombinácie sklonu a zaoblenia sa životnosť formy predĺžila z 50 000 použití na 200 000 použití.
3. Kolaboratívny dizajn s niekoľkými dutinami
Multi{0}}dutinový dizajn je potrebný pre elektronické zariadenia s viacerými časťami (ako sú drony a lekárske vybavenie), aby mali správne umiestnenie a ochranu:
Nezávislá komora: Každá časť jadra, ako čip alebo motor, má svoju vlastnú komoru s veľkosťou ± 0,05 mm, aby sa zabránilo vzájomnému nárazu pri pohybe.
Pripojovací kanál: Na udržanie rovnomerného tlaku vzduchu a uľahčenie otvárania boxu vložte medzi komory 0,5 mm široké dýchacie otvory.
Dron DJI Mavic 3 sa dodáva v puzdre s 12 dutinami, z ktorých každá má vlastný slot pre batériu, gimbal a čepele. Miera poškodenia pri vybaľovaní klesla z 3 % na 0,2 %.
3, Bežným prípadom použitia je spotrebná elektronika a priemyselné zariadenia.
1. Vysoko-precízne balenie čipov: riešenie, ktoré chráni na úrovni mikrometrov
Obal pre 5nm procesné čipy danej značky musí zodpovedať týmto štandardom:
Nie je statický: Povrchový odpor je menší alebo rovný 10 ΩΩ/sq.
Odolnosť proti vlhkosti: rýchlosť, ktorou absorbuje vlhkosť, musí byť menšia ako 2 % (v atmosfére s vlhkosťou 85 % počas 48 hodín).
Nárazník: pád z 1 metra: maximálne zrýchlenie 500 g
odpoveď:
Materiálom je nanocelulózou vystužená buničina (NCC 8% + sklolaminát 15%).
Štruktúra: Dvojvrstvový voštinový dizajn s dĺžkou strany 6 mm na hornej voštine a 10 mm dĺžkou strany na spodnej voštine.
Povlak: Grafénový anti{0}}statický povlak (hrúbka 2 μm) + povlak odolný proti vlhkosti- kremeliny (hrúbka 5 μm)
Výsledky testu:
Test pádu: 1,2 metra nadol, maximálne zrýchlenie 420 g
Test odolnosti proti vlhkosti: 85% vlhkosť, 1,8% miera absorpcie vlhkosti za 48 hodín
Test na elektrostatickú energiu: Povrchový odpor: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Obaly na zdravotnícke vybavenie: dva problémy, ktoré treba vyriešiť: udržiavať ich čisté a bezpečné
Obal prenosného ultrazvukového diagnostického prístroja danej značky musí spĺňať tieto normy:
Aseptické požiadavky: Spĺňa medicínsky štandard ISO 11737-1
Výkon vyrovnávacej pamäte: Pád z 1,5 metra mu neublíži.
Súlad so životným prostredím: T Ü V Austria potvrdil, že je 100% recyklovateľný a biologicky odbúrateľný.
Materiál tvorí bambusové vlákno (60 %), bio-živica (20 %) a antibakteriálna látka nano striebro (0,5 %).
Štruktúra: 3D sieťová podpora a nezávislé umiestnenie dutiny
poťah: PLA biologicky odbúrateľný proti vlhkosti-poťah s hrúbkou 8 μm
Výsledky testu:
Mikrobiálne testovanie: 99,9 % Escherichia coli a Staphylococcus aureus bolo zastavených.
Test pádu: pád z 1,5 metra, pohyb sondy 0,3 mm
Test degradácie: Po 180 dňoch mal priemyselný kompost rýchlosť degradácie 92 %.
