一,Nguyên tắc thiết kế kết cấu: Chuyển đổi từ mô hình cơ khí sang tích hợp chức năng
1. Cấu trúc tổ ong ba chiều: con đường chính khiến năng lượng bị mất đi
Chip và thấu kính quang học là hai ví dụ về-các sản phẩm điện tử có độ chính xác cao rất nhạy cảm với năng lượng va chạm. Kiến trúc cấu trúc tổ ong mô phỏng sinh học của bột giấy đúc truyền năng lượng tác động đến nhiều đơn vị riêng biệt. Ví dụ, một thương hiệu bao bì lidar có các ô tổ ong hình lục giác dài 8mm mỗi bên và dày 0,5mm trên thành. Gia tốc tối đa giảm từ 1200g bọt EPS thông thường xuống còn 380g trong thử nghiệm thả rơi 1,2m, giúp bảo vệ cấu trúc chính xác bên trong.
Điểm của thiết kế:
Tối ưu hóa kích thước của đơn vị: Tốt nhất nên giữ tỷ lệ chiều dài cạnh của đơn vị tổ ong và sản phẩm trong khoảng từ 1:5 đến 1:8 dựa trên trọng lượng và kích thước của vật phẩm.
Thiết kế gradient độ dày của tường: Để làm cho tường cứng hơn ở khu vực đó, hãy làm cho tường dày 0,8mm ở cạnh sản phẩm. Để hấp thụ năng lượng tốt hơn, hãy làm cho nó dày 0,3 mm ở bên ngoài.
Xác minh mô phỏng động: Sử dụng phần mềm LS{0}}DYNA để mô phỏng cú rơi từ độ cao 1,5 mét và tìm góc tốt nhất cho bố cục tổ ong (thường là 45 độ so với hướng va chạm).
2. Gia cố vật liệu composite: vượt quá giới hạn về tính năng của bột giấy
Mô đun đàn hồi của quá trình đúc bột giấy thông thường chỉ là 0,2–0,5 GPa, khiến các thiết bị nặng như máy chủ và bộ điều khiển công nghiệp khó có thể trụ vững. Việc bổ sung vật liệu gia cố nanocellulose (NCC) hoặc sợi carbon (CF) có thể nâng mô đun lên từ 2 đến 5 GPa. Ví dụ: bao bì pin của Huawei Mate 60 được làm bằng bột tổng hợp có 30% là sợi thủy tinh. Độ biến dạng trong thử nghiệm xếp chồng 50kg chỉ là 1,2mm, thấp hơn 76% so với bột giấy nguyên chất.
Thiết kế công thức tính chất:
Hiệu quả của việc thêm một lớp vật liệu vào tỷ lệ cải thiện hiệu suất
Độ bền kéo của nano cellulose (NCC) tăng 5–10% và tỷ lệ hấp thụ nước giảm 30%.
Sợi carbon (CF) có mô đun đàn hồi cao hơn 15–20% và độ dẫn điện cao hơn 300%.
Nhựa gốc sinh học-có khả năng chịu nhiệt độ từ 5–8% đã được nâng lên 120 độ trong khi vẫn có khả năng phân hủy sinh học.
3. Tích hợp các lớp phủ chức năng: Tạo ra một số rào cản bảo vệ
Tĩnh điện, nhiễu điện từ (EMI) và ô nhiễm vi sinh đều có thể gây ra sự cố với các sản phẩm điện tử có độ chính xác cao. Sử dụng công nghệ phủ bề mặt, bạn có thể có được hiệu ứng "chống{2}}tĩnh+che chắn+kháng khuẩn":
Thêm 2–5% cacbon đen hoặc graphene lên bề mặt để làm cho bề mặt kém kháng điện hơn (10 ⁶–10 ⁹ Ω/sq), đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61340–5–1.
Lớp phủ để che chắn điện từ: Lớp phủ composite bằng sợi mạ niken- (5 μm) giúp giảm 60% trọng lượng so với tấm chắn kim loại thông thường và chặn âm thanh 40dB trong dải tần số 1-18GHz.
Lớp phủ kháng khuẩn: Khi được xử lý bằng ion nano bạc (nồng độ Ag+ 50ppm) ngăn chặn hơn 99% vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus vàng phát triển.
2, Các thông số công nghệ chính: kiểm soát chính xác từ phòng thí nghiệm đến sản xuất hàng loạt
1. Làm cho các thiết lập cho quá trình đúc khuôn hoạt động tốt hơn
Các tính chất cơ học của bột giấy đúc bị ảnh hưởng trực tiếp bởi mật độ của nó (0,4–0,8g/cm³). Bạn có thể kiểm soát mật độ rất chính xác bằng cách thay đổi nhiệt độ (180–250 độ), áp suất (5–10 MPa) và thời gian giữ (10–30 giây) trong quá trình ép nóng.
Mật độ thấp (0,4–0,5g/cm ³): tốt cho các gói đệm nhẹ như điện thoại di động và tai nghe. Nó có thể hấp thụ tới 85% lực tác động.
Mật độ cao (0,6–0,8g/cm³): được sử dụng để hỗ trợ các máy móc lớn như máy chủ và robot công nghiệp. Nó có thể chịu được áp suất lên tới 15–20MPa.
Bao bì dành cho máy tính xách tay Dell XPS 13 có thiết kế mật độ gradient, với mật độ 0,7g/cm³ ở vùng đệm phía dưới và 0,45g/cm³ ở vùng đệm trên cùng. Tỷ lệ hư hỏng màn hình giảm từ 18% xuống 3% khi thử nghiệm thả rơi ở độ cao 1,5 mét.
2. Độ dốc tháo khuôn và bán kính phi lê: Các thiết bị điện tử cần độ chính xác cao cần có bao bì rất chính xác (dung sai ± 0,1mm), đồng thời phải kiểm soát chặt chẽ độ dốc tháo khuôn và bán kính phi lê.
Độ dốc tháo dỡ: Độ dốc của khoang bên trong là 1–3 độ, trong khi độ dốc của tường ngoài là 0,5–1 độ. Điều này giúp sản phẩm không bị kẹt hoặc gói hàng không bị thay đổi hình dạng.
Bán kính làm tròn: Các góc tròn R3-R5mm được sử dụng trong quá trình chuyển đổi cấu trúc sang nơi tập trung ứng suất thấp hơn (hệ số tập trung ứng suất giảm 40%).
Xác minh mô phỏng: Sử dụng ANSYS Workbench để mô hình hóa quá trình đổ khuôn và tìm ra sự kết hợp độ dốc và phi lê tốt nhất, tuổi thọ của khuôn đã được kéo dài từ 50.000 lần sử dụng lên 200.000 lần sử dụng.
3. Thiết kế hợp tác với nhiều khoang
Thiết kế nhiều{0}}khoang là cần thiết để các thiết bị điện tử có nhiều bộ phận (như máy bay không người lái và thiết bị y tế) có được vị trí và khả năng bảo vệ phù hợp:
Buồng độc lập: Mỗi bộ phận lõi, như con chip hay động cơ, đều có buồng riêng có kích thước ± 0,05mm để giữ cho chúng không va vào nhau khi di chuyển.
Kênh kết nối: Để giữ áp suất không khí đồng đều và giúp mở hộp dễ dàng hơn, hãy đặt các lỗ thở rộng 0,5mm giữa các buồng.
Máy bay không người lái DJI Mavic 3 được đựng trong một hộp có 12 khoang, mỗi khoang có khe cắm riêng cho pin, gimbal và lưỡi dao. Tỉ lệ sát thương khi giải nén giảm từ 3% xuống 0,2%.
3, Trường hợp sử dụng phổ biến là dành cho thiết bị điện tử tiêu dùng và thiết bị công nghiệp.
1. Đóng gói chip có độ chính xác cao-: giải pháp bảo vệ ở cấp độ micromet
Bao bì cho chip xử lý 5nm của một thương hiệu nhất định phải phù hợp với các tiêu chuẩn sau:
Không tĩnh: Điện trở suất bề mặt nhỏ hơn hoặc bằng 10 ΩΩ/sq.
Khả năng chống ẩm: tốc độ hấp thụ độ ẩm phải nhỏ hơn 2% (trong bầu không khí có độ ẩm 85% trong 48 giờ).
Bộ đệm: thả 1 mét: gia tốc cực đại 500g
Trả lời:
Bột giấy gia cố Nanocellulose (NCC 8%+Sợi thủy tinh 15%) là nguyên liệu.
Cấu trúc: Thiết kế tổ ong-hai lớp với chiều dài cạnh 6 mm ở tổ ong trên cùng và chiều dài cạnh 10 mm ở tổ ong phía dưới.
Lớp phủ: Lớp phủ chống tĩnh điện-Graphene (dày 2 μ m) + Lớp phủ chống ẩm đất tảo cát-(dày 5 μ m)
Kết quả của bài kiểm tra:
Thử nghiệm thả rơi: từ độ cao 1,2 mét, gia tốc tối đa 420g
Kiểm tra khả năng chống ẩm: độ ẩm 85%, tỷ lệ hút ẩm 1,8% trong 48 giờ
Kiểm tra năng lượng tĩnh điện: Điện trở suất bề mặt: 6,2 × 10 ΩΩ/sq
2. Bao bì thiết bị y tế: hai vấn đề cần giải quyết: giữ sạch sẽ và an toàn
Bao bì của thiết bị chẩn đoán siêu âm cầm tay của một thương hiệu nhất định phải phù hợp với các tiêu chuẩn sau:
Yêu cầu vô trùng: Đạt tiêu chuẩn cấp y tế ISO 11737-1
Hiệu suất của bộ đệm: Rơi từ độ cao 1,5 mét cũng không ảnh hưởng gì.
Tuân thủ môi trường: T Ü V Austria đã xác nhận rằng nó có thể tái chế và phân hủy sinh học 100%.
Sợi tre (60%), nhựa gốc-sinh học (20%) và chất kháng khuẩn bạc nano (0,5%) tạo nên vật liệu này.
Cấu trúc: hỗ trợ lưới 3D và vị trí khoang độc lập
lớp phủ: Lớp phủ chống ẩm có thể phân hủy sinh học PLA-dày 8 μm
Kết quả của bài kiểm tra:
Xét nghiệm vi sinh: 99,9% vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus Aureus đã bị dừng lại.
Thử nghiệm thả rơi: thả rơi 1,5 mét, chuyển động của đầu dò 0,3 mm
Thử nghiệm phân hủy: Sau 180 ngày, phân bón công nghiệp có tỷ lệ phân hủy là 92%.
