1. Proprietà dei materiali: i vantaggi dell'utilizzo di fibre naturali nei sistemi meccanici
Le fibre vegetali tra cui carta straccia, polpa di bambù e bagassa di canna da zucchero vengono utilizzate per produrre pasta modellata. La tecnologia di aspirazione a vuoto viene utilizzata per modellarlo in una struttura a rete tridimensionale. Le fibre di questa struttura sono intrecciate insieme in modo casuale per fornire un sistema di supporto tridimensionale che assomiglia a un nido d'ape. Ha le seguenti proprietà meccaniche:
Come si distribuisce lo stress: la struttura delle fibre, costituita da legami idrogeno e intrecci, fa sì che le pressioni esterne vengano assorbite mediante deformazione elastica invece che tramite compressione del materiale. Un portauova, ad esempio, pesa solo 65 g, ma può sostenere 80 kg di forza statica verticale senza rompersi. La struttura a nido d'ape impedisce a un singolo vassoio di piegarsi di oltre 3 mm, un valore superiore rispetto alla plastica espansa dello stesso spessore.
Ottimizzazione di densità e resistenza: quando le fibre vengono modellate a temperature e pressioni elevate (180–250 gradi, 5–10 MPa), i legami idrogeno tra loro vengono riorganizzati e la densità sale a 0,6–0,8 g/cm³, il che rende il materiale molto più rigido. L'aggiunta di un agente impermeabilizzante a base di solfato di alluminio o di un composto rinforzante adesivo a base di amido aumenta l'aderenza delle fibre del 30% mantenendo il materiale leggero (50% meno denso del legno).
Prestazioni di bufferizzazione dinamica: nelle prove di impatto, esiste una correlazione negativa tra la distanza di bufferizzazione dello stampaggio della pasta e l'accelerazione trasmessa. Ad esempio, un certo tipo di imballaggio per telefoni cellulari utilizza una struttura composita multi-strato (design con cavità+rinforzo verticale) per ridurre del 40% la velocità con cui viaggiano le vibrazioni durante la spedizione. Il tasso di integrità del prodotto nei test di caduta è del 99,7%.
2. Progettazione strutturale: passaggio dalla protezione singola alle soluzioni di sistema
La necessità di diversi tipi di prodotti elettrici ed elettronici sta spingendo lo stampaggio della pasta di legno a passare dal "buffer universale" alla "protezione del sistema personalizzata":
Ottimizzazione della geometria: Camere e irrigidimenti: progettazione dello stampo per creare vuoti e aggiungere nervature all'interno. Ad esempio, un certo tipo di imballaggio per computer portatile utilizza una struttura di rinforzo verticale a "ben" che raddoppia la capacità di carico-portata e può sostenere 100 kg di pressione quando impilato.
Composito con più di uno strato: un composito da tre a cinque strati di cartone in pasta di legno in grado di sopportare temperature e pressioni elevate. Ciò rende il collegamento tra gli strati di fibra più forte dal 30% al 50%. Una certa marca di imballaggi TV ha una struttura composita a 5 strati che può sostenere 500 kg di prodotti e ha una resistenza alla compressione di 15 MPa.
Protezione per regione:
Barriera con nido d'ape: le unità a nido d'ape su scala microscopica vengono utilizzate per dividere le aree per parti di precisione come moduli fotocamera e circuiti stampati. Quando queste unità vengono colpite dall'esterno, lavorano insieme per deformarsi e assorbire energia. La confezione di una determinata marca di cuffie ha una forma a nido d'ape da 0,5 mm e il tasso di danneggiamento delle parti durante i test di caduta è sceso dall'8% allo 0,3%.
Buffer gradiente: crea gradienti di densità in base a come è distribuito il peso del prodotto. Un certo tipo di confezione di console per videogiochi, ad esempio, ha una struttura ad alta-densità (0,8 g/cm³) nell'area del baricentro e una struttura a bassa-densità (0,5 g/cm³) nell'area del bordo. Ciò rende l'imballaggio più leggero del 20% e più efficace del 15% nel proteggere la console.
3. Utilizzo nel mondo degli affari: dai-gadget di fascia alta alla copertura dell'intera scena
Nel settore dell'elettronica 3C:
Imballaggio per telefoni cellulari: Huawei Mate 60 Pro è dotato di un rivestimento stampato in polpa che riduce l'energia utilizzata durante la spedizione del 12% grazie alla sua precisa struttura di incollaggio. Il test di caduta supera a pieni voti, con un'altezza di 1,5 metri e sei cadute libere su tutti i lati.
Lenovo smetterà lentamente di utilizzare l'imbottitura in plastica per i laptop a partire dal 2022 e passerà allo stampaggio di pasta di legno al 100% entro il 2024. La serie Yoga include una struttura a "doppia camera+barra verticale curva" che ha superato i test standard ISTA 3A, che simula le condizioni di transito in tutto il mondo.
Nel settore degli elettrodomestici:
La serie Samsung QLED utilizza una combinazione di "vassoio stampato in polpa + striscia tampone EPE" per l'imballaggio della TV. Il vassoio può contenere 200 kg, il che riduce il peso totale del pacco del 35% e le emissioni di carbonio del 50%.
L'unità esterna del condizionatore d'aria utilizza una struttura con rinforzo angolare stampato in pasta di legno che è stata migliorata dalla simulazione ANSYS. Può piegarsi meno di 2 mm quando viene applicato un carico statico di 80 kg e costa il 40% in meno rispetto ai tipici supporti angolari in legno.
Dispositivi che puoi indossare:
Smart Watch: la confezione dell'Apple Watch Series 8 è realizzata in pasta stampata ultrasottile da 0,3 mm. Protegge le parti elettroniche delicate utilizzando la tecnologia "traspirabilità microporosa+rivestimento anti-statico" e meno dello 0,1% delle volte viene danneggiato quando lo si apre.
