ประการแรก ปัญหาทางเทคนิคใหญ่สามประการกับการวางตำแหน่งโครงสร้างที่ซับซ้อน
เมื่อบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สิ่งสำคัญสามประการจะต้องเป็นจริงในเวลาเดียวกัน ได้แก่ การวางตำแหน่งที่แม่นยำ กันกระแทกได้ดี และแข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนักได้ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูป พลาสติกแบบดั้งเดิมอาจถึงตำแหน่งระดับมิลลิเมตร-ได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม เยื่อกระดาษขึ้นรูปจะประสบปัญหาในระยะยาวดังนี้ เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุและข้อจำกัดของกระบวนการ:
วัสดุประเภทต่างๆ
วัสดุธรรมชาติ เช่น ชานอ้อยและเส้นใยไม้ไผ่ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตเยื่อขึ้นรูป ความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง และโครงสร้างทางเคมีของเส้นใยเปลี่ยนแปลงไปตามประเภทของวัตถุดิบ แหล่งที่มาของเส้นใย และแม้แต่ฤดูกาล ตัวอย่างเช่น เส้นใยในชานอ้อยมักจะมีความยาว 1.0–1.8 มม. แต่เส้นใยในไม้สนอาจยาว 2–4 มม. ความแปรผันตามธรรมชาตินี้ทำให้ประสิทธิภาพการกรองน้ำ ประสิทธิภาพการขึ้นรูป และความแข็งแรงเชิงกลของเยื่อเปลี่ยนไป ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของมิติของโครงสร้างที่ซับซ้อน
การเสียรูปของการหดตัวของกระบวนการ
ในตอนแรก เยื่อขึ้นรูปเป็นกระดาษเปล่าเปียกที่อาจกักเก็บน้ำได้มากถึง 75–80% เมื่อผลิตภัณฑ์แห้ง น้ำในผลิตภัณฑ์จะระเหย ส่งผลให้หดตัว 2–5% ปริมาณของการหดตัวจะแตกต่างกันไปอย่างมากจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง การจัดการทิศทางการหดตัวด้วยวิธีเดิมๆ อาจเป็นเรื่องยาก ซึ่งสามารถทำให้เกิดการบิดงอหรือการบิดตัวได้ง่าย และส่งผลต่อความแม่นยำของโครงสร้างการวางตำแหน่ง
ความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ไม่สมเหตุสมผล
โครงสร้างการวางตำแหน่งต้องสอดคล้องกับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อย่างแม่นยำ ในขณะที่โครงสร้างบัฟเฟอร์ต้องให้ความยืดหยุ่นผ่านช่องว่างและแท่งแนวตั้ง หากความหนาของวัสดุเพิ่มขึ้นเพียงเพื่อให้มีความแข็งแรงขึ้น ประสิทธิภาพการบัฟเฟอร์จะลดลง หากใช้การออกแบบคาวิตี้มากเกินไป ก็อาจทำให้กำลังภายในอ่อนแอเกินไปได้เนื่องจากเส้นใยไม่กระจายสม่ำเสมอ
2 โซลูชั่นที่ก้าวล้ำ: นวัตกรรมรวมจากวัสดุสู่กระบวนการ
เพื่อตอบสนองต่อประเด็นต่างๆ ข้างต้น อุตสาหกรรมจึงมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการวางตำแหน่งเยื่อขึ้นรูปในโครงสร้างที่ซับซ้อนผ่านวิธีการหลัก 3 วิธี ได้แก่ การเปลี่ยนวัสดุ การปรับปรุงกระบวนการ และการออกแบบโครงสร้าง
1. การเปลี่ยนวัสดุ : Fiber Composite และ Additive Technology
โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนเส้นใยและเพิ่มส่วนผสมที่มีประโยชน์ ประสิทธิภาพของสารละลายจะดีขึ้นอย่างมาก
เทคโนโลยีไฟเบอร์คอมโพสิต: ผสมผสานเส้นใยยาว (เช่น ไม้สน) เข้ากับเส้นใยสั้น (เช่น ชานอ้อย) เพื่อให้โครงสร้างแข็งแรงขึ้น และเติมเต็มช่องว่างเพื่อให้ความหนาแน่นสม่ำเสมอยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยี่ห้อหนึ่งใช้ส่วนผสมของเส้นใยไม้สน 60% และเส้นใยชานอ้อย 40% ในบรรจุภัณฑ์ ทำให้ร่องวางตำแหน่งมีความแม่นยำมากขึ้นภายใน ± 0.2 มม.
วิธีใช้สารเพิ่มประสิทธิภาพ: การเติมเทอร์โมเซตติงเรซินหรือนาโนเซลลูโลสเพื่อสร้างเครือข่ายเชื่อมโยง-ในระหว่างกระบวนการอัดร้อนแรงดันสูง-จะทำให้วัสดุมีความแข็งมากขึ้น จากข้อมูลการทดลอง การเติมนาโนเซลลูโลส 3% ลงในเยื่อที่ขึ้นรูปจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการดัดงอได้ 40% ในขณะที่ยังคงความสามารถในการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นไว้ที่ 20%
การรักษาความชื้น-: การเติมอะลูมิเนียมซัลเฟตหรือสารเชื่อมต่อไซเลนทำให้เส้นใยมีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นน้อยลง และรักษาขนาดของเส้นใยไม่ให้เปลี่ยนแปลงมากเกินไปเมื่อความชื้นเปลี่ยนแปลง ในการตั้งค่าความชื้น 90% อัตราการเปลี่ยนแปลงขนาดของบรรจุภัณฑ์ที่เคลือบความชื้น-ลดลงจาก 0.8% เป็น 0.3%
2. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: การควบคุมและระบบอัตโนมัติที่ดีขึ้น
แนวคิดใหม่สำหรับกระบวนการอัดแบบเปียก: จะถูกเคลื่อนย้ายอย่างรวดเร็วไปยังแม่พิมพ์ขึ้นรูปเพื่อการอัดขึ้นรูปด้วยแรงดันสูง-และทำให้แห้งหลังจากที่ขึ้นรูปแล้ว "วิธีการหนึ่ง-ขั้นตอน" นี้ช่วยลดการเสียรูปในระหว่างกระบวนการถ่ายโอนบิลเล็ตแบบเปียก บริษัทแห่งหนึ่งผลิตแผ่นบรรจุภัณฑ์โทรศัพท์มือถือโดยใช้เทคโนโลยีการอัดแบบเปียก ค่าเผื่อความลึกของร่องวางจะถูกปรับให้อยู่ภายใน ± 0.15 มม.
ในเทคโนโลยีการอบแห้งแบบกดร้อนด้วยแม่พิมพ์ องค์ประกอบความร้อนจะถูกสร้างขึ้นในแม่พิมพ์รูปทรงเพื่อเร่งการระเหยของน้ำโดยการถ่ายเทความร้อนผ่านการสัมผัส ในเวลาเดียวกัน จะใช้แรงดัน 0.5 ถึง 1.5 MPa เพื่อหยุดการเสียรูปจากการหดตัว วิธีการนี้จะช่วยลดปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้สิ่งของแห้งลง 35% และทำให้ปริมาณความชื้นของผลิตภัณฑ์สม่ำเสมอยิ่งขึ้น โดยอยู่ภายใน ± 1.5%
ระบบอัตโนมัติสำหรับการวางตำแหน่ง: การเพิ่มโมดูลขับเคลื่อนเซอร์โวและเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง-เพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของแม่พิมพ์แบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น วิธีการที่ได้รับการจดสิทธิบัตรช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนแม่พิมพ์แบบตายตัวให้อยู่ภายในไมโครมิเตอร์ได้โดยใช้รางเลื่อนและบล็อกการวางตำแหน่งที่ปรับได้ ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการติดตั้งและจัดเรียงแม่พิมพ์จาก 10 นาทีเหลือ 2 นาที
3. การออกแบบโครงสร้าง: ทำงานร่วมกันเพื่อออกแบบส่วนกลวง การเสริมแรงแนวตั้ง และพื้นผิวโค้ง
การออกแบบการเลียนแบบทางชีวภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีสามารถใช้เพื่อสร้างโครงสร้างบูรณาการที่ "วางตำแหน่ง บัฟเฟอร์ และดำเนินการ"
การประสานงานระหว่างช่องและการเสริมแรง: ในพื้นที่วาง จะใช้การเสริมแรงแบบหนาแน่นเพื่อทำให้โครงสร้างมีความแข็งมากขึ้น ในขณะที่ในพื้นที่กันชน จะใช้รังผึ้งหรือโพรงหยักเพื่อดูดซับแรงกระแทก ตัวอย่างเช่น แล็ปท็อปมาพร้อมกับแถบแนวตั้งหนา 0.5 มม. รอบๆ ร่องวาง แท่งเหล่านี้ทำให้กำลังอัดในพื้นที่แข็งแกร่งขึ้นสามเท่าและกระจายแรงกระแทกทั่วทั้งบรรจุภัณฑ์ผ่านช่อง
การออกแบบสำหรับการปรับให้เข้ากับพื้นผิว: หากต้องการสร้างพื้นผิวที่ไม่สมมาตร ให้คัดลอกรูปร่างของพื้นผิวของผลิตภัณฑ์และใช้ข้อจำกัดทางเรขาคณิตเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แน่นอน บรรจุภัณฑ์หูฟังชนิดพิเศษใช้เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติเพื่อสร้างแบบจำลองของผลิตภัณฑ์ จากนั้นออกแบบกลับด้านพื้นผิวบุด้านในเพื่อให้หูฟังและบรรจุภัณฑ์สัมผัสกันมากขึ้น 50% ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งน้อยกว่า 0.1 มม.
ประมวลผล-การชดเชยโครงสร้างตาม: สร้างเส้นโค้งการชดเชยสำหรับการเสียรูปจากการหดตัว และใช้การย้อนกลับก่อน-การเสียรูปเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงขนาดที่เกิดขึ้นระหว่างการทำให้แห้ง ตัวอย่างเช่น จัดสรรค่าเผื่อการหดตัวของด้านยาวไว้ 0.3% เพื่อให้แน่ใจว่าขนาดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ
3 ใช้ในอุตสาหกรรม: จากห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก
นวัตกรรมทางเทคโนโลยีทำให้เยื่อขึ้นรูปเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับบรรจุภัณฑ์ทางไฟฟ้า
Huawei Mate 60 Pro เป็นโทรศัพท์มือถือระดับไฮเอนด์-ที่มีการหล่อเยื่อบุเยื่อกระดาษและการออกแบบกลวงที่ทำให้ช่องว่างระหว่างหน้าจอและตัวเครื่องอยู่ที่ 2 มม. และ 3 มม. ตามลำดับ ในเวลาเดียวกัน กำลังรับแรงอัดโดยรวมของบรรจุภัณฑ์สูงถึง 15kPa ซึ่งเพียงพอที่จะผ่านเกณฑ์การทดสอบการขนส่ง ต้องขอบคุณโครงสร้างซี่โครงแนวตั้ง
การปกป้องอุปกรณ์เสริมที่แม่นยำ: บรรจุภัณฑ์สำหรับ DJI โดรน gimbal มีการออกแบบหลายชั้น ชั้นบนสุดยึดตัว gimbal ให้เข้าที่ด้วยร่องโค้ง ในขณะที่ชั้นล่างสุดปกป้องมอเตอร์และเซ็นเซอร์ด้วยโครงสร้างแบบรังผึ้ง สิ่งนี้จะลดอัตราความเสียหายของผลิตภัณฑ์จาก 0.8% เป็น 0.2%
บรรจุภัณฑ์สำหรับอุปกรณ์สวมใส่: กล่องบรรจุภัณฑ์ Apple Watch Series 9 มีโครงสร้างเยื่อกระดาษขึ้นรูปสองชั้น- ชั้นนอกได้รับการออกแบบเพื่อทำให้กล่องแข็งแรงขึ้นด้วยการออกแบบลูกฟูก และชั้นในมีช่องขนาดเล็กที่ช่วยยึดตัวเรือนนาฬิกาและสายรัดให้เข้าที่ เพื่อไม่ให้สั่นระหว่างการขนส่ง
