1. Materialegenskaper: Fordelene ved å bruke naturlige fibre i mekaniske systemer
Plantefibre inkludert avfallspapir, bambusmasse og sukkerrørbagasse brukes til å lage støpt papirmasse. Fibrene formes deretter til en tre-dimensjonal nettstruktur ved hjelp av vakuumsugteknologi. Fibrene i denne strukturen er tilfeldig vevd sammen for å gi et tredimensjonalt støttesystem som ser ut som en honningkake og har sine egne unike mekaniske kvaliteter.
Spenningsfordeling og energiabsorpsjon: Fordi fibrene holdes sammen av hydrogenbindinger og veves sammen, kan de absorbere ytre spenninger gjennom elastisk deformasjon i stedet for materialkompresjon. Et eggebrett veier for eksempel bare 65 g, men kan holde 80 kg statisk vekt uten å gå i stykker. Bikakestrukturen forhindrer at et enkelt brett bøyer seg mer enn 3 mm, noe som er overlegent enn skumplast med samme tykkelse.
Optimalisering av tetthet og styrke: Når fibre formes ved høye temperaturer og trykk (180–250 grader, 5–10 MPa), reorganiseres hydrogenbindingene mellom dem, og tettheten stiger til 0,6–0,8 g/cm³, noe som gjør materialet mye mer stivt. Tilsetning av vanntettingsmiddel av aluminiumsulfat eller stivelseslim, øker fibervedheften med 30 % samtidig som materialet holder seg lett (50 % mindre tett enn tre).
Dynamisk bufferytelse: I slagtesting har bufferavstanden til massestøping et negativt forhold til den overførte akselerasjonen. For eksempel bruker et visst merke av mobiltelefonemballasje en flerlags komposittstruktur (kavitet+vertikal forsterkning) som reduserer hastigheten på vibrasjonsoverføringen under frakt med 40 % og holder produktet intakt 99,7 % av tiden under falltesting.
2. Strukturell design: Fra individuelle sikkerhetstiltak til omfattende løsninger
Forbedringen av massestøping fra "universell buffering" til "tilpasset systembeskyttelse" er drevet av det store utvalget av elektroniske enheter som trenger det. Dette reduserer skadefrekvensen under frakt gjennom seks hoveddesign:
Optimalisering av geometri: Stivere og kamre: Designe formen for å lage tomrom og legge til ribber inni. For eksempel har en viss type bærbar datamaskin-emballasje en vertikal forsterkningsstruktur som ser ut som en "brønn". Denne strukturen dobler bæreevnen- og kan håndtere et stabletrykk på 100 kg.
Høytemperatur- og høytrykkskompositt laget av 3 til 5 lag tremassepapp. Det gjør koblingen mellom fiberlag 30 % til 50 % sterkere. Et visst merke TV-emballasje har en 5-lags komposittkonstruksjon som kan holde 500 kg gjenstander og har en trykkstyrke på 15MPa. Den kan brukes i stedet for trepaller.
Beskyttelse etter region:
Barriere med honeycomb: Honeycomb-enheter i mikroskala brukes til å dele opp områder for presisjonsdeler som kameramoduler og kretskort. Når disse enhetene blir truffet fra utsiden, jobber de sammen for å deformere og absorbere energi. Emballasjen for et bestemt merke hodetelefoner har en 0,5 mm bikakeform, og skadefrekvensen på delene under falltesting har falt fra 8 % til 0,3 %.
Gradientbuffering: Lag tetthetsgradienter basert på hvordan vekten av produktet er spredt ut. For eksempel bruker en viss type spillkonsollemballasje en struktur med høy-tetthet (0,8 g/cm³) i tyngdepunktområdet og en struktur med lav-tetthet (0,5g/cm³) i kantområdet. Dette gjør pakken 20 % lettere og 15 % bedre til å beskytte spillkonsollen.
Design som holder fuktighet og statisk elektrisitet ute:
Massestøpeemballasje kan inneholde ledende fibre eller anti-statiske belegg for å bli kvitt den statiske ladningen som bygges opp under transport. Dette kan redusere skadefrekvensen på elektroniske enheter på grunn av statisk elektrisitet fra 3 % til 4 % til null.
Bruk av nanobeleggsteknologier, for eksempel å erstatte PFAS-forbindelser med grafenoksid, kan gjøre ting vanntette og olje-bestandige, noe som er det elektriske deler må kunne gjøre. For eksempel har en viss type emballasje for medisinsk utstyr mottatt EU-sertifiseringen for matkontaktmateriale og kan fungere godt i temperaturer så lave som -18 grader.
3. Bruk i virksomheten: fra avansert-elektronikk til fullstendig scenedekning
I en verden av 3C elektronikk:
Emballasje for mobiltelefoner: Den interne håndteringsraten for Xiaomi mobiltelefonemballasje har gått opp til 99,9 %, og skaderaten under transport har gått ned med 80 %. Den har bestått ISTA 3A standardtesting, som simulerer forholdene for global transport.
Lenovo vil sakte bytte ut plastdemping for bærbare datamaskiner fra og med 2022 og vil ha byttet fullstendig til massestøping innen 2024. Yoga-serien har en «dobbelt hulrom+bue-formet vertikal stang»-struktur som ble forbedret av ANSYS-simulering. Den kan bøye mindre enn 2 mm under en statisk belastning på 80 kg.
Når det kommer til hvitevarer:
TV-emballasje: Samsung QLED-serien bruker en kombinasjon av "massestøpt brett + EPE-bufferstrimmel." Brettet kan holde 200 kg, noe som reduserer vekten på emballasjen med 35 % og karbonutslippene med 50 %.
Den utvendige enheten til klimaanlegget har en formstøpt hjørneavstivningsstruktur, og Gree bruker maskinlæring for å forbedre formdesignet. Når det påføres en statisk belastning på 80 kg, er deformasjonen mindre enn 2 mm. Dette sparer 40 % på kostnader sammenlignet med standard hjørnestøtter i hardtre.
Bærbare enheter: Smart Watch: Apple Watch Series 8 kommer i en eske laget av 0,3 mm ultra-tynt papirmasse som beskytter elektroniske presisjonsdeler med "mikroporøs pusteevne+anti-statisk belegg"-teknologi. Esken har en skaderate på mindre enn 0,1 % når den åpnes.
AR/VR-enheter: Én type VR-hodesettemballasje har en "sekssidig bufringsdesign." Denne designen har overlevd en 30 cm fritt fall-test og holdt den interne linsemodulen 100 % uskadet.
4. Gjennombrudd innen teknologi og et standardsystem
Innovasjon i materialer:
Nanofiberforsterkning: Tilsetning av nanocellulose med en diameter på 50 til 100 nm gjør materialet 50 % sterkere, og dette har blitt brukt i emballasje for et visst merke drone.
Biobasert belegg: Naturlige polymerbelegg som natriumalginat og kitosan brukes i stedet for typiske petroleumsbaserte-vanntettingsmidler. Dette reduserer komposteringssyklusen til materialer ned til 30 dager.
Intelligent produksjonsoppgradering: AI-formdesign: Ved å bruke maskinlæring for å forbedre formstrukturen, har ett selskap kuttet designsyklusen fra 7 dager til 2 dager og økt materialbruken med 15 %.
Digital produksjonslinje: Den industrielle Internett-plattformen ble brukt for å holde øye med hele prosessen, fra blanding av riktig mengde råvarer til kontroll av ferdig produkt. Dette økte fabrikkens yield til 99,5 %.
Komplett standardsystem: International Organization for Standardization (ISO) har publisert ISO 18847, "Test Methods for Pulp Molded Packaging." Dette dokumentet viser 12 ytelsesindikatorer, inkludert belastnings-bæring, demping og fuktmotstand.
Den "Generelle spesifikasjonen for støping av papirmasse for elektroniske og elektriske apparater" utvikles av China Electronics Standardization Research Institute. Den er planlagt tatt i bruk i 2026 og vil bidra til at industrien utvikles på en mer konsistent måte.
