一, Schimbarea materialului: armarea completă a lanțului de la proprietățile fibrei la aditivi chimici
1. Tehnologia de orientare a fibrelor: reconstruirea microstructurii
Puteți îmbunătăți considerabil calitățile mecanice ale pastei turnate prin manipularea modului în care sunt aranjate fibrele. De exemplu, Lenovo utilizează un algoritm de aspect-orientat pe fibră pentru a face ca ambalajul computerului să fie cu 40% mai puternic, utilizând cu 15% mai puțin material. Această metodă imită modul în care fibrele naturale se cristalizează prin alinierea lor într-un mod organizat în direcția tensiunii pentru a crea un „canal de întărire mecanică”. Samsung a folosit tehnologia de orientare a fibrelor la scară nanometrică pentru a face ambalajul telefonului mobil cu 50,6% mai durabil și cu 30% mai puțin probabil să se defecteze în timp.
2. Sinergia dintre compunerea fibrelor și agenții de întărire
Diferite fibre pot lucra împreună pentru a face un material să funcționeze mai bine decât ar putea singur. Studiile indică faptul că combinarea-pastei de lemn cu frunze late și a pulpei de bagas într-un raport de 1:1 îmbunătățește indicele de tracțiune, indicele de rupere și rigiditatea materialelor de turnare a celulozei cu 22,0%, 65,8% și, respectiv, 12,4%. Tehnica de întărire cu fibre minerale poate oferi, de asemenea, suport pentru materialul de ambalare a electrocasnicelor mari, oferindu-i o rezistență la tracțiune de 16,51 MPa și un modul elastic de 535 MPa. O anumită firmă a realizat o tavă de pulpă pentru congelatoare care poate încăpea acum 220 de kilograme în loc de 150 de kilograme. Acest lucru se datorează faptului că au inclus 20% fibre minerale.
3. Schimbarea modului în care funcționează aditivii chimici
Agent de hidroizolație: Prin adăugarea de sulfat de aluminiu sau loțiune de parafină, puteți crea un strat hidrofob pe suprafața fibrei care reduce absorbția de apă de la 15% la mai puțin de 3%. Într-o cameră cu 90% umiditate, un anumit producător de aer condiționat folosește tehnologia de acoperire cu microsilice pentru a păstra 85% din rezistența originală a ambalajului.
Amidonul cationic face ca fibrele să se lipească mai bine prin formarea de legături de hidrogen. Adăugarea a 1% poate face ca rezistența la tracțiune să crească cu 30%. Microcapsulele de bicarbonat de sodiu acoperite cu epoxi-formă o structură microporoasă prin eliberarea de gaz, ceea ce le face mai ușoare și mai bune la comprimare.
Învelișul conductiv de grafen este un compus antistatic care menține rezistivitatea suprafeței între 10 ⁶ și 10 ⁹ Ω/mp, ceea ce împiedică electricitatea statică să deterioreze piesele electronice.
2, Proiectare structurală: noi moduri de a face lucrurile de la bionică la topologie. Utilizarea optimă a
1. Idei noi pentru forme geometrice tri-dimensionale
Structura de fagure arată ca aranjamentul unității hexagonale a unui fagure, care poate răspândi tensiunile exterioare în mod uniform. De exemplu, o companie a realizat o căptușeală de celuloză pentru mașinile de spălat rufe care are un aspect al unității de tip fagure. Într-un test de cădere de 1 metru, această căptușeală scade accelerația de vârf a produsului cu 27% fără a deteriora structura.
Cavitatea goală și nervurile de armare: matrițele sunt folosite pentru a face cavități și nervuri verticale în interiorul produsului, ceea ce îl face mai puternic împotriva îndoirii. Designul cavității unei anumite matrițe de suspendare și-a dublat mai mult decât capacitatea portantă de sarcină-, iar compozitul de-temperatură înaltă și de-presiune înaltă a structurii compozite cu mai multe-strat și-a îmbunătățit rezistența la compresiune cu 30% până la 50%.
Structura densității gradientului: densitatea suprafeței pachetului este mare pentru a rezista impactului, iar densitatea interioară este scăzută pentru a absorbi energie. Acest lucru se realizează prin tehnologia de control al gradientului de densitate. Cu această tehnică, Apple a făcut ambalajul telefonului cu 20% mai subțire, păstrând același nivel de protecție.
2. Optimizarea topologiei și proiectarea lucrurilor care arată ca niște viețuitoare
Utilizare biomimetică: Pentru a face materiale de pastă care se pot repara singure, copiați modul în care fibrele de chitină sunt tricotate împreună. Fibrele își pot recăpăta parțial rezistența prin recombinarea legăturilor de hidrogen atunci când sunt rănite într-o anumită zonă.
Algoritm pentru optimizarea topologiei: Utilizarea simulărilor pe computer pentru a îmbunătăți distribuția fibrelor, astfel încât materialul să fie mai dens în regiunile în care stresul este ridicat. O companie a făcut ambalaje pentru televizoare care au sporit densitatea zonei cu 20% prin optimizarea topologiei. Acest lucru a redus rata de cădere și deteriorare de la 1,2% la 0,3%.
3, Optimizarea procesului: control exact asupra tuturor, de la setările de turnare la tehnologiile de uscare
1. Îmbunătățirea parametrilor procesului de turnare
Temperatura și presiunea matriței: creșterea temperaturii matriței la nivelul potrivit (180–250 de grade) poate accelera evaporarea apei și poate încuraja legarea de hidrogen între fibre. Creșterea presiunii de turnare (5–10MPa) poate face fibrele mai strâns organizate. Prin îmbunătățirea procesului, o companie specifică a crescut densitatea tăvilor pentru celuloză de la 0,4 g/cm³ la 0,7 g/cm³ și le-a făcut cu 60% mai puternice împotriva compresiei.
Timp de adsorbție în vid: Dacă măriți perioada de adsorbție în vid de la 3 secunde la 8 secunde, depunerea fibrelor va fi mai uniformă și vor exista mai puține puncte slabe. Ambalajul unui anumit cuptor cu microunde a fost schimbat astfel încât să poată ține 18 straturi în loc de 12.
2. Noi moduri de a usca lucrurile
Uscarea la microunde: încălzirea interiorului și exteriorului produsului în același timp cu microunde, ceea ce scade concentrația de stres. După ce o anumită afacere a început să folosească uscare cu microunde, rata de deformare a ambalării a scăzut de la 5% la 0,5%, iar rezistența a crescut cu 15%.
Combinând penetrabilitatea infraroșului cu uniformitatea aerului cald, uscarea compozitului cu aer cald în infraroșu crește eficiența uscării cu 40%, păstrând în același timp modulul elastic al fibrelor.
4, Tehnologie compozită: Trecerea de la materiale unice la soluții de sistem
1. Compozit din pastă și plastic
Acoperire de suprafață: pentru a crea un strat care să nu se uzeze, pulverizați pe suprafața pulpei pulverizare pe bază de apă-poliuretan sau loțiune acrilică. Prin această tehnologie, o companie a triplat rezistența la uzură a ambalajului său și a făcut ca acesta să reziste cu cinci ani mai mult.
Turnare prin injecție încorporată: introducerea nervurilor de armătură din plastic în structurile de celuloză pentru a realiza un sistem hibrid de suport de sarcină-. Ambalajul pentru un anumit frigider a fost realizat astfel încât o tavă să poată susține mai multă greutate, trecând de la 200 de kilograme la 350 de kilograme.
2. Compozit din celuloză și metal
Stratul de folie de aluminiu compozit deasupra pulpei îl poate face mai bine atât la impermeabilizare, cât și la ecranarea împotriva undelor electromagnetice în același timp. Această metodă a făcut ca ambalajul unui televizor de ultimă generație-IPX7 să fie rezistent la apă-și a trecut testul EMC.
Armarea scheletului din oțel: introducerea cadrelor de oțel în ambalaje grele-pentru a realiza o structură de lipire „moale și tare”. Acest design a redus rata de rupere în timpul transportului pentru unitatea exterioară a unui anumit aparat de aer condiționat de la 2,1% la 0,1%.
