一, Changement de matériau : renforcement complet de la chaîne, des propriétés des fibres aux additifs chimiques
1. Technologie d’orientation des fibres : reconstruction de la microstructure
Vous pouvez grandement améliorer les qualités mécaniques de la pâte moulée en manipulant la disposition des fibres. Par exemple, Lenovo utilise un algorithme de disposition orienté fibre-pour rendre le rembourrage de l'ordinateur 40 % plus résistant tout en utilisant 15 % de matériau en moins. Cette méthode imite la façon dont les fibres naturelles cristallisent en les alignant de manière organisée dans la direction de la contrainte pour créer un « canal de renforcement mécanique ». Samsung a utilisé une technologie d'orientation des fibres à l'échelle nanométrique pour rendre l'emballage des téléphones portables 50,6 % plus durable et 30 % moins susceptible de se briser avec le temps.
2. La synergie entre les composés de fibres et les agents de renforcement
Différentes fibres peuvent travailler ensemble pour qu’un matériau fonctionne mieux qu’il ne le pourrait seul. Des études indiquent que la combinaison de pâte de bois à feuilles larges et de pâte de bagasse dans un rapport 1:1 améliore l'indice de traction, l'indice d'éclatement et la rigidité des matériaux de moulage de pâte de 22,0 %, 65,8 % et 12,4 %, respectivement. La technique de renforcement des fibres minérales peut également fournir un support au matériau d'emballage des gros appareils électroménagers en lui conférant une résistance à la traction de 16,51 MPa et un module élastique de 535 MPa. Une certaine entreprise a fabriqué un bac à pulpe pour congélateurs qui peut désormais contenir 220 kilogrammes au lieu de 150 kilogrammes. C’est parce qu’ils contiennent 20 % de fibres minérales.
3. Changer le fonctionnement des additifs chimiques
Agent imperméabilisant : En ajoutant du sulfate d'aluminium ou une lotion de paraffine, vous pouvez créer une couche hydrophobe sur la surface de la fibre qui réduit l'absorption d'eau de 15 % à moins de 3 %. Dans une pièce avec 90 % d'humidité, un certain fabricant de climatiseurs utilise une technologie de revêtement en micro-silice pour conserver 85 % de la résistance d'origine de l'emballage.
L'amidon cationique permet aux fibres de mieux adhérer en formant des liaisons hydrogène. L'ajout de 1 % peut augmenter la résistance à la traction de 30 %. Les microcapsules de bicarbonate de sodium recouvertes d'époxy- forment une structure microporeuse en libérant du gaz, ce qui les rend plus légères et plus faciles à compresser.
Le revêtement conducteur de graphène est un composé antistatique qui maintient la résistivité de surface entre 10 ⁶ et 10 ⁹ Ω/m², ce qui empêche l'électricité statique d'endommager les composants électroniques.
2, Conception structurelle : nouvelles façons de faire, de la bionique à la topologie.
1. Nouvelles idées de formes géométriques tridimensionnelles-
La structure en nid d'abeille ressemble à la disposition hexagonale d'un nid d'abeille, qui peut répartir uniformément les contraintes extérieures. Par exemple, une entreprise a fabriqué un revêtement en pâte pour machines à laver doté d’une disposition en nid d’abeille. Lors d'un test de chute d'un mètre, ce revêtement réduit l'accélération maximale du produit de 27 % sans endommager la structure.
Cavité creuse et nervures de renfort : les moules sont utilisés pour réaliser des cavités et des nervures verticales à l'intérieur du produit, ce qui le rend plus résistant à la flexion. La conception de la cavité d'un certain moule de suspension a plus que doublé sa capacité portante-, et le composite haute-température et haute-pression de la structure composite multi-couche a amélioré sa résistance à la compression de 30 % à 50 %.
Structure de gradient de densité : la densité de la surface de l'emballage est élevée pour résister aux chocs et la densité intérieure est faible pour absorber l'énergie. Cela se fait via une technologie de contrôle du gradient de densité. Grâce à cette technique, Apple a rendu l'emballage du téléphone 20 % plus fin tout en gardant le même niveau de protection.
2. Optimiser la topologie et concevoir des objets qui ressemblent à des êtres vivants
Utilisation biomimétique : pour fabriquer des matériaux à base de pâte qui peuvent se réparer d'eux-mêmes, copiez la façon dont les fibres de chitine sont tricotées ensemble. Les fibres peuvent partiellement retrouver leur résistance grâce à la recombinaison des liaisons hydrogène lorsqu’elles sont blessées dans une certaine zone.
Algorithme d'optimisation de la topologie : Utilisation de simulations informatiques pour améliorer la répartition des fibres afin que le matériau soit plus dense dans les régions où les contraintes sont élevées. Une entreprise fabriquait un packaging pour téléviseurs qui augmentait la densité de la zone de 20 % grâce à une optimisation de la topologie. Cela a réduit le taux de chute et de dégâts de 1,2 % à 0,3 %.
3, Optimisation des processus : contrôle exact de tout, des paramètres de moulage aux technologies de séchage
1. Améliorer les paramètres du processus de moulage
Température et pression du moule : augmenter la température du moule au bon niveau (180-250 degrés) peut accélérer l'évaporation de l'eau et favoriser la liaison hydrogène entre les fibres. L'augmentation de la pression de moulage (5 à 10 MPa) peut rendre les fibres plus étroitement organisées. Grâce à l'amélioration du processus, une entreprise spécifique a augmenté la densité des barquettes à pâte de 0,4 g/cm³ à 0,7 g/cm³ et les a rendues 60 % plus résistantes à la compression.
Temps d'adsorption sous vide : Si vous augmentez la période d'adsorption sous vide de 3 secondes à 8 secondes, le dépôt des fibres sera plus uniforme et il y aura moins de points faibles. L'emballage d'un certain four à micro-ondes a été modifié afin qu'il puisse contenir 18 couches au lieu de 12.
2. De nouvelles façons de sécher les choses
Séchage par micro-ondes : chauffer l'intérieur et l'extérieur du produit en même temps avec des micro-ondes, ce qui réduit la concentration de contraintes. Après qu'une certaine entreprise ait commencé à utiliser le séchage par micro-ondes, le taux de gauchissement de l'emballage est passé de 5 % à 0,5 % et la résistance a augmenté de 15 %.
Combinant la pénétrabilité de l'infrarouge avec l'uniformité de l'air chaud, le séchage composite à air chaud infrarouge augmente l'efficacité du séchage de 40 % tout en conservant le module élastique des fibres.
4, Technologie composite : Passer des matériaux uniques aux solutions système
1. Composite de pâte à papier et de plastique
Revêtement de surface : pour créer une couche qui ne s'usera pas, vaporisez une lotion polyuréthane ou acrylique à base d'eau-sur la surface de la pulpe. Grâce à cette technologie, une entreprise a triplé la résistance à l’usure de ses emballages et leur a permis de durer cinq ans de plus.
Moulage par injection intégré : insertion de nervures de renfort en plastique dans les structures en pâte à papier pour créer un système porteur hybride-. L'emballage d'un certain réfrigérateur a été conçu de telle sorte qu'un plateau puisse supporter plus de poids, allant de 200 kilos à 350 kilos.
2. Composite de pâte à papier et de métal
Une couche de papier d'aluminium composite sur le dessus de la pâte peut améliorer à la fois l'imperméabilisation et la protection contre les ondes électromagnétiques. Cette méthode a rendu l'emballage d'un téléviseur haut de gamme IPX7 résistant à l'eau-et a réussi les tests CEM.
Renforcement du squelette en acier : placer les cadres en acier dans un emballage robuste-pour créer une structure de liaison "souple et dure". Cette conception a réduit le taux de casse pendant le transport pour l'unité extérieure d'un climatiseur donné de 2,1 % à 0,1 %.
