一, Ottimizzazione strutturale: il modo principale per migliorare resistenza e precisione
1. Progettazione del rinforzo cavo e verticale: trovare il giusto equilibrio tra flessibilità e resistenza
L'imballaggio che protegge gli articoli elettrici deve essere in grado di resistere sia agli urti che alle distorsioni. Nella progettazione dello stampo, la struttura cava può rendere il prodotto più elastico e assorbire l'energia delle vibrazioni durante la spedizione. Le barre di rinforzo rendono il prodotto più rigido e diffondono le sollecitazioni rendendo più densa la disposizione delle fibre. Ad esempio, i computer Lenovo vengono forniti in scatole con nervature ondulate verticali che rendono ciascuna scatola più resistente del 20% in termini di resistenza alla compressione. La transizione a forma di arco della cavità aiuta anche a distribuire lo stress, riducendo il tasso di danno del test di caduta dall'8% allo 0,3%.
2. Pendenza di sformatura e transizione degli angoli arrotondati: una doppia garanzia di precisione e resa
La pendenza della sformatura influisce direttamente sulle dimensioni del prodotto e sulla qualità della superficie. Troppa pendenza può rendere difficile la sformatura, il che può lasciare cicatrici o crepe. Una pendenza eccessiva può anche rendere l'imballaggio meno utile. Per garantire che i fogli di carta-che trattengono l'umidità escano senza intoppi e che le fibre non si rompano a causa dei bordi dritti e degli angoli retti, gli stampi per l'imballaggio dei prodotti elettronici solitamente hanno una pendenza di sformatura compresa tra 1 grado e 3 gradi e transizioni arrotondate da R0,5 a R2 mm. Ad esempio, lo stampo della confezione degli auricolari Apple Beats Studio Pro ha reso i bordi del prodotto più resistenti del 15% e ha ridotto gli sprechi rendendo gli angoli più arrotondati.
3. Controllare lo spessore del muro: l'abilità di trovare il giusto equilibrio tra resistenza e costo
La resistenza di un prodotto dipende molto dallo spessore delle pareti, ma renderle troppo spesse può richiedere più materie prime ed energia per asciugarsi. La maggior parte degli stampi per l'imballaggio di dispositivi elettronici hanno pareti spesse da 0,5 a 6 mm (metodo di formatura per adsorbimento) e rendono più forti le parti deboli aggiungendo loro uno spessore aggiuntivo. Ad esempio, lo stampo dell'imballaggio del telefono Xiaomi ha reso le pareti più spesse di 0,3 mm nell'area del modulo della fotocamera, il che ha reso la resistenza alla compressione locale più forte del 30%, mentre l'utilizzo complessivo del materiale è aumentato solo del 5%.
2, Adattamento del processo: un salto tecnologico dalla pressatura a umido alla pressatura a secco
1. Processo di stampaggio a umido dello stampo: realizzare qualsiasi cosa con molti dettagli e precisione
Il metodo di pressatura a umido utilizza lo stampaggio ad alta-pressione per rendere le fibre più dense, rendendolo ideale per il confezionamento di componenti elettronici-di fascia alta. Ci sono due problemi principali che la progettazione dello stampo deve risolvere:
Disposizione orientata alle fibre-: la direzione del flusso delle fibre nel campo di pressione viene regolata abbinando attentamente stampi convessi e concavi. Lo stampo della confezione del telefono Sony Xperia 1 V, ad esempio, utilizza la tecnologia di controllo della pressione a zone per allineare le fibre con la direzione dell'impatto. Ciò aumenta il tasso di assorbimento dell'energia del 40% nei test di caduta.
Realizzazione di una struttura microporosa: lo stampo deve produrre una matrice microporosa di 0,1–0,5 mm per soddisfare le esigenze di bufferizzazione degli strumenti di precisione. Un'azienda ha prodotto uno stampo per imballaggi per apparecchiature elettroniche mediche che utilizza la tecnologia dell'incisione laser per distribuire uniformemente i micropori da 0,2 mm, mantenendo l'imprecisione della densità del prodotto entro ± 2%.
2. Stampi per processo a secco: esame della prototipazione rapida-a basso costo
Lo stampaggio a caldo fa parte del processo a secco, che riduce la necessità di umidità, il consumo di energia e i costi di produzione. Ci sono due grandi problemi che la progettazione dello stampo deve risolvere:
Ottimizzazione della conduzione del calore: il processo a secco deve riscaldare rapidamente le fibre per renderle solide e lo stampo deve impiegare materiali con elevata conduttività termica (come la lega di alluminio) e costruire un circuito dell'acqua di raffreddamento adatto. Ad esempio, una certa azienda ha realizzato uno stampo per lo stampaggio di pasta secca che ha ridotto il ciclo di stampaggio da 120 secondi a 80 secondi riorganizzando il circuito dell'acqua di raffreddamento.
Migliore qualità della superficie: la tecnologia del processo a secco spesso lascia bave sulle superfici, quindi lo stampo deve utilizzare la tecnologia di nanorivestimento. Su uno stampo per l'imballaggio di un computer portatile è stato applicato un rivestimento in titanio per rendere la superficie del prodotto meno ruvida, passando da Ra3,2 μm a Ra0,8 μm. Ciò soddisfaceva gli standard estetici dell'elettronica-di fascia alta.
3, Conformità ambientale: tendenze nella progettazione sostenibile nel mondo degli affari
1. Design modulare: il modo migliore per convincere più persone a riciclare
La normativa RAEE dell’UE afferma che le apparecchiature elettroniche devono avere un tasso di riciclaggio della plastica pari almeno all’85%. Tuttavia, le parti di imballaggio dal design classico con stampo integrato sono difficili da smontare e hanno un tasso di riciclaggio solo del 55%. I bottoni automatici collegano gli stampi modulari anziché la colla, facilitando lo smontaggio delle parti dell'imballaggio. Ad esempio, un produttore di laptop ha modificato lo stampo del telaio centrale da integrato a modulare. Ciò ha aumentato il tasso di riciclaggio della plastica all’82% e ha ridotto le spese per gli stampi del 10%.
2. Cambiare i materiali a base biologica per ridurre il loro impatto sull'ambiente
Ci sono due grossi problemi che devono essere risolti quando si trasformano materiali a base biologica come PLA e PHA negli stampi:
Resistenza alla temperatura: la temperatura dell'iniezione deve essere mantenuta tra 180 e 220 gradi Celsius e lo stampo deve essere rivestito di cromo per evitare che il PLA si attacchi ad esso. Un'azienda ha realizzato uno stampo per l'imballaggio di telefoni cellulari in PLA che dura 200.000 volte di più rispetto a prima mediante cromatura.
Ottimizzazione della liquidità: il materiale PHA è molto spesso, il che può rendere il riempimento irregolare. Nella progettazione dello stampo è necessario utilizzare canali di flusso gradiente. Ottimizzando la sezione del canale di flusso, un certo stampo per l'imballaggio di dispositivi elettronici medici ha reso la distribuzione delle fibre dei prodotti PHA più uniforme del 30%.
4, Pratica industriale: da una grande svolta tecnologica a un ampio utilizzo
Caso 1: proposta di Lenovo di sostituire la plastica
Lenovo passerà lentamente dall'imbottitura in plastica negli imballaggi dei laptop allo stampaggio della pasta di legno a partire dal 2022. Ciò renderà l'imballaggio più resistente e più preciso utilizzando nuovi modelli di stampi.
Aumentando la quantità di fibre lunghe del 30% per costruire una struttura a scheletro e utilizzando pasta meccanica ad alta scopa (TMP) per migliorare il grado di intreccio delle fibre;
Utilizzo di Enhancer: l'aggiunta dello 0,2% di soluzione PAM per creare una struttura a membrana di rete riduce la perdita di chip del 86%.
Miglioramento nel processo di pressatura a caldo: il prodotto è più stretto del 20% con una combinazione di 180 gradi, 0,5 MPa e 40 secondi e l'errore di planarità della superficie è inferiore a 0,08 mm.
Lenovo ha sostituito completamente gli imballaggi in pasta stampata entro il 2024. Ciò ha ridotto i costi di spedizione di un singolo laptop del 15% e aumentato la soddisfazione dei clienti del 12%.
Caso 2: Innovazione della fibra estetica di Apple
La confezione delle cuffie Apple Beats Studio Pro è realizzata con materiali a base di fibra- al 100% (fibra di bambù e fibra di bagassa di canna da zucchero). Il seguente design dello stampo rappresenta un compromesso tra resistenza e precisione:
L'aggiunta di nanocellulosa (50-100 nm di diametro) al materiale lo rende più resistente del 50%, che è ciò di cui le apparecchiature di precisione necessitano per funzionare correttamente.
Design di una struttura microporosa: per suddividere la regione vengono utilizzate celle a nido d'ape da 0,3 mm, il che riduce il tasso di danno dall'8% allo 0,3% durante il test di caduta.
Produzione modulare: gli stampi per lavorazione di precisione CNC assicurano che le dimensioni dell'imballaggio siano precise entro ± 0,05 mm, il che facilita l'assemblaggio con il prodotto.
