一, Zmiana materiału: pełne wzmocnienie łańcucha, od właściwości włókien po dodatki chemiczne
1. Technologia orientacji włókien: odbudowa mikrostruktury
Można znacznie poprawić właściwości mechaniczne formowanej masy celulozowej, manipulując sposobem ułożenia włókien. Na przykład Lenovo wykorzystuje algorytm układu-zorientowanego na włókna, aby zwiększyć wytrzymałość opakowania amortyzującego komputer o 40% przy zużyciu o 15% mniej materiału. Metoda ta naśladuje krystalizację włókien naturalnych, układając je w zorganizowany sposób w kierunku naprężenia, tworząc „kanał wzmocnienia mechanicznego”. Firma Samsung zastosowała technologię orientacji włókien w skali nano, dzięki czemu opakowania telefonów komórkowych są o 50,6% trwalsze i o 30% mniej podatne na uszkodzenia z biegiem czasu.
2. Synergia pomiędzy mieszanką włókien i środkami wzmacniającymi
Różne włókna mogą współpracować, aby materiał działał lepiej niż osobno. Badania wskazują, że połączenie-miazgi drzewnej szerokolistnej i masy z wytłoków w stosunku 1:1 zwiększa wskaźnik rozciągania, wskaźnik rozrywania i sztywność materiałów do formowania masy celulozowej odpowiednio o 22,0%, 65,8% i 12,4%. Technika wzmacniania włóknami mineralnymi może również stanowić wsparcie dla materiału opakowaniowego dużego sprzętu gospodarstwa domowego, nadając mu wytrzymałość na rozciąganie 16,51 MPa i moduł sprężystości 535 MPa. Pewna firma wyprodukowała tacę na miazgę do zamrażarek, która obecnie mieści 220 kilogramów zamiast 150 kilogramów. Dzieje się tak dlatego, że zawierają one 20% włókien mineralnych.
3. Zmiana sposobu działania dodatków chemicznych
Środek hydrofobowy: Dodając siarczan glinu lub balsam parafinowy, można utworzyć na powierzchni włókna warstwę hydrofobową, która zmniejsza absorpcję wody z 15% do mniej niż 3%. W pomieszczeniu o wilgotności 90% pewien producent klimatyzacji stosuje technologię powlekania mikrokrzemionką, aby zachować 85% pierwotnej wytrzymałości opakowania.
Skrobia kationowa sprawia, że włókna lepiej się sklejają, tworząc wiązania wodorowe. Dodanie 1% może zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie o 30%. Mikrokapsułki wodorowęglanu sodu-powlekane żywicą epoksydową tworzą mikroporowatą strukturę poprzez uwalnianie gazu, co sprawia, że są lżejsze i lepiej się ściskają.
Grafenowa powłoka przewodząca to związek antystatyczny, który utrzymuje rezystywność powierzchni w zakresie od 10 ⁶ do 10 ⁹ Ω/m2, co zapobiega uszkodzeniu części elektronicznych przez elektryczność statyczną.
2, Projektowanie konstrukcyjne: nowe sposoby działania, od bioniki po topologię Jak najlepsze wykorzystanie
1. Nowe pomysły na trójwymiarowe-kształty geometryczne
Struktura plastra miodu wygląda jak sześciokątny układ jednostek plastra miodu, który może równomiernie rozkładać naprężenia zewnętrzne. Na przykład firma wyprodukowała wykładzinę z masy celulozowej do pralek o układzie plastra miodu. W teście upadku z wysokości 1 metra wykładzina ta obniża maksymalne przyspieszenie produktu o 27%, nie uszkadzając konstrukcji.
Pusta wnęka i żebra wzmacniające: Formy służą do wykonywania wnęk i pionowych żeber wewnątrz produktu, co zwiększa jego wytrzymałość na zginanie. Konstrukcja wnęki określonej formy wieszakowej ponad dwukrotnie zwiększyła jej nośność-, a kompozyt wysoko-temperaturowy i-wysokociśnieniowy tworzący wielowarstwową-strukturę kompozytową zwiększył jej wytrzymałość na ściskanie od 30% do 50%.
Struktura gęstości gradientu: Gęstość powierzchni opakowania jest wysoka, aby wytrzymać uderzenia, a gęstość wewnętrzna jest niska, aby pochłaniać energię. Odbywa się to poprzez technologię kontroli gradientu gęstości. Dzięki tej technice Apple zmniejszyło grubość opakowania telefonów o 20%, zachowując przy tym ten sam poziom ochrony.
2. Optymalizacja topologii i projektowanie rzeczy wyglądających jak żywe istoty
Zastosowanie biomimetyczne: Aby uzyskać materiały celulozowe, które można naprawić samodzielnie, skopiuj sposób, w jaki włókna chityny są ze sobą splecione. Włókna mogą częściowo odzyskać swoją wytrzymałość poprzez rekombinację wiązań wodorowych, gdy zostaną uszkodzone w określonym obszarze.
Algorytm optymalizacji topologii: Wykorzystanie symulacji komputerowych w celu poprawy rozkładu włókien, tak aby materiał był gęstszy w obszarach, w których naprężenia są duże. Firma stworzyła opakowania do telewizorów, które zwiększyły gęstość powierzchni o 20% poprzez optymalizację topologii. Zmniejszyło to współczynnik wypadania i obrażeń z 1,2% do 0,3%.
3, Optymalizacja procesu: dokładna kontrola nad wszystkim, od ustawień formowania po technologie suszenia
1. Poprawa parametrów procesu formowania
Temperatura i ciśnienie formy: Podniesienie temperatury formy do odpowiedniego poziomu (180–250 stopni) może przyspieszyć parowanie wody i pobudzić wiązania wodorowe pomiędzy włóknami. Zwiększenie ciśnienia formowania (5–10 MPa) może sprawić, że włókna będą lepiej zorganizowane. Dzięki udoskonaleniu procesu konkretna firma zwiększyła gęstość tacek na miąższ z 0,4 g/cm3 do 0,7 g/cm3 i zwiększyła ich wytrzymałość na ściskanie o 60%.
Czas adsorpcji próżniowej: Jeśli zwiększysz okres adsorpcji próżniowej z 3 sekund do 8 sekund, osadzanie włókien będzie bardziej równomierne i będzie mniej słabych punktów. Opakowanie niektórych kuchenek mikrofalowych zostało zmienione tak, aby mogło pomieścić 18 warstw zamiast 12.
2. Nowe sposoby suszenia rzeczy
Suszenie mikrofalowe: jednoczesne podgrzewanie produktu wewnątrz i na zewnątrz za pomocą mikrofal, co zmniejsza koncentrację naprężeń. Kiedy pewna firma zaczęła stosować suszenie mikrofalowe, stopień wypaczenia opakowań spadł z 5% do 0,5%, a wytrzymałość wzrosła o 15%.
Łącząc przenikalność podczerwieni z równomiernością gorącego powietrza, suszenie kompozytu gorącym powietrzem na podczerwień zwiększa wydajność suszenia o 40%, zachowując jednocześnie moduł sprężystości włókien.
4, Technologia kompozytowa: przejście od pojedynczych materiałów do rozwiązań systemowych
1. Kompozyt masy celulozowej i tworzywa sztucznego
Powłoka powierzchniowa: aby utworzyć warstwę, która nie będzie się ścierać, spryskaj powierzchnię miazgi emulsją poliuretanową lub akrylową na bazie wody-. Dzięki tej technologii pewna firma potroiła odporność swoich opakowań na zużycie i wydłużyła ich trwałość o pięć lat.
Formowanie wtryskowe z osadzeniem: umieszczanie żeber wzmacniających z tworzywa sztucznego w strukturach masy celulozowej w celu utworzenia hybrydowego-systemu nośnego. Opakowanie określonej lodówki zostało zaprojektowane w taki sposób, że jedna taca może utrzymać większą wagę, od 200 do 350 kilogramów.
2. Kompozyt masy celulozowej i metalu
Warstwa kompozytowej folii aluminiowej na wierzchu masy celulozowej może poprawić zarówno wodoodporność, jak i jednoczesne ekranowanie przed falami elektromagnetycznymi. Dzięki tej metodzie opakowanie-telewizora wysokiej klasy IPX7 jest wodoodporne-i przeszło testy EMC.
Wzmocnienie szkieletu stalowego: umieszczanie ram stalowych w-wytrzymałych opakowaniach w celu uzyskania „miękkiej i twardej” struktury wiążącej. Dzięki tej konstrukcji współczynnik uszkodzeń podczas transportu jednostki zewnętrznej danego klimatyzatora spadł z 2,1% do 0,1%.
