1. Materialegenskaper: Fördelarna med att använda naturfibrer i mekaniska system
Växtfibrer inklusive avfallspapper, bambumassa och sockerrörsbagass används för att göra formpressad massa. Fibrerna formas sedan till en tre-dimensionell nätstruktur med hjälp av vakuumsugteknik. Fibrerna i denna struktur är slumpmässigt sammanvävda för att ge ett tre-stödsystem som ser ut som en bikaka och har sina egna unika mekaniska egenskaper.
Spänningsfördelning och energiupptagning: Eftersom fibrerna hålls samman av vätebindningar och vävs samman, kan de absorbera yttre spänningar genom elastisk deformation istället för materialkompression. En äggbricka, till exempel, väger bara 65 g men kan hålla 80 kg statisk vikt utan att gå sönder. Bikakestrukturen hindrar en enskild bricka från att böjas mer än 3 mm, vilket är överlägset skumplast med samma tjocklek.
Optimering av densitet och styrka: När fibrer formas vid höga temperaturer och tryck (180–250 grader, 5–10 MPa), omorganiseras vätebindningarna mellan dem, och densiteten stiger till 0,6–0,8 g/cm³, vilket gör materialet mycket styvare. Tillsats av vattentätningsmedel av aluminiumsulfat eller stärkelselim ökar fibervidhäftningen med 30 % samtidigt som materialet behålls lätt (50 % mindre tätt än trä).
Dynamisk buffringsprestanda: Vid slagprovning har buffringsavståndet för massagjutning ett negativt samband med den överförda accelerationen. Till exempel använder ett visst märke av mobiltelefonförpackningar en flerskiktskompositstruktur (kavitet+vertikal förstärkningsdesign) som minskar hastigheten på vibrationsöverföringen under frakt med 40 % och håller produkten intakt 99,7 % av tiden under falltestning.
2. Strukturell design: Från individuella skyddsåtgärder till heltäckande lösningar
Förbättringen av massagjutning från "universell buffring" till "anpassat systemskydd" drivs av det stora utbudet av elektroniska enheter som behöver det. Detta minskar frekvensen av skador under frakt genom sex huvuddesigner:
Optimering av geometri: Förstyvningar och kammare: Designa formen för att göra tomrum och lägga till ribbor inuti. Till exempel har en viss typ av bärbar datorförpackning en vertikal förstärkningsstruktur som ser ut som en "brunn". Denna struktur fördubblar bärförmågan- och klarar ett staplingstryck på 100 kg.
Högtemperatur- och högtryckskomposit tillverkad av 3 till 5 lager massakartong. Det gör länken mellan fiberskikten 30 % till 50 % starkare. Ett visst märke av TV-förpackningar har en 5-lagers kompositkonstruktion som rymmer 500 kg föremål och har en tryckhållfasthet på 15MPa. Den kan användas istället för träpallar.
Skydd per region:
Barriär med honungskaka: Bikakeenheter i mikroskala används för att dela upp områden för precisionsdelar som kameramoduler och kretskort. När dessa enheter träffas utifrån samverkar de för att deformera och absorbera energi. Förpackningen för ett visst märke av hörlurar har en 0,5 mm bikakeform, och graden av skada på delarna under falltestning har sjunkit från 8 % till 0,3 %.
Gradientbuffring: Gör densitetsgradienter baserat på hur produktens vikt sprids ut. Till exempel använder en viss typ av spelkonsolförpackning en struktur med hög-densitet (0,8g/cm³) i tyngdpunktsområdet och en struktur med låg-densitet (0,5g/cm³) i kantområdet. Detta gör paketet 20 % lättare och 15 % bättre på att skydda spelkonsolen.
Design som håller fukt och statisk elektricitet ute:
Massaformningsförpackningar kan innehålla ledande fibrer eller anti-statiska beläggningar för att bli av med den statiska laddningen som byggs upp under transporten. Detta kan minska skadorna på elektroniska enheter på grund av statisk elektricitet från 3 % till 4 % till noll.
Att använda nanobeläggningstekniker, som att ersätta PFAS-föreningar med grafenoxid, kan göra saker vattentäta och oljebeständiga-, vilket är vad elektriska delar måste kunna göra. Till exempel har en viss typ av medicinsk utrustningsförpackning fått EU-certifiering för livsmedelskontaktmaterial och kan fungera bra i temperaturer så låga som -18 grader.
3. Användning i företag: från avancerad-elektronik till komplett scenbevakning
I en värld av 3C-elektronik:
Förpackningar för mobiltelefoner: Den interna hanteringsgraden för Xiaomis mobiltelefonförpackningar har gått upp till 99,9 %, och skadefrekvensen under transporten har minskat med 80 %. Den har klarat ISTA 3A-standardtestning, som simulerar förhållandena för global transport.
Lenovo kommer långsamt att byta ut plastdämpningsförpackningar för bärbara datorer från och med 2022 och kommer att helt byta till massagjutning 2024. Yoga-serien har en struktur med "dubbel kavitet+båge-formad vertikal stång" som förbättrades av ANSYS-simulering. Den kan böjas mindre än 2 mm under en statisk belastning på 80 kg.
När det kommer till hushållsapparater:
TV-förpackning: Samsung QLED-serien använder en kombination av "massaformad bricka + EPE-buffertremsa." Brickan rymmer 200 kg, vilket minskar vikten på förpackningen med 35 % och koldioxidutsläppen med 50 %.
Luftkonditioneringsanläggningens yttre enhet har en formgjuten hörnstödstruktur, och Gree använder maskininlärning för att förbättra formdesignen. När en statisk belastning på 80 kg sätts på den är deformationen mindre än 2 mm. Detta sparar 40 % på kostnaderna jämfört med vanliga hörnstag i lövträ.
Bärbara enheter: Smart Watch: Apple Watch Series 8 kommer i en låda gjord av 0,3 mm ultra-tunn massa som skyddar elektroniska precisionsdelar med "mikroporös andningsförmåga+anti-statisk beläggning"-teknik. Lådan har en skada på mindre än 0,1 % när den öppnas.
AR/VR-enheter: En typ av VR-headsetförpackning har en "sexsidig buffringsdesign." Denna design har överlevt ett 30 cm fritt fall-test och hållit den interna linsmodulen 100 % oskadad.
4. Genombrott inom teknik och ett standardsystem
Innovation i material:
Nanofiberförstärkning: Tillsats av nanocellulosa med en diameter på 50 till 100 nm gör materialet 50% starkare, och detta har använts i förpackningar för ett visst märke av drönare.
Biobaserad beläggning: Naturliga polymerbeläggningar som natriumalginat och kitosan används istället för typiska petroleum-baserade vattentätningsmedel. Detta minskar komposteringscykeln av material till 30 dagar.
Intelligent tillverkningsuppgradering: AI-formdesign: Genom att använda maskininlärning för att förbättra formstrukturen har ett företag minskat designcykeln från 7 dagar till 2 dagar och ökat materialanvändningen med 15 %.
Digital produktionslinje: Den industriella internetplattformen användes för att hålla ett öga på hela processen, från att blanda rätt mängd råvaror till att kontrollera den färdiga produkten. Detta höjde fabrikens avkastning till 99,5 %.
Komplett standardsystem: International Organization for Standardization (ISO) har publicerat ISO 18847, "Test Methods for Pulp Molded Packaging." Det här dokumentet listar 12 prestandaindikatorer, inklusive last-bärande, dämpning och fuktbeständighet.
Den "Allmänna specifikationen för massagjutning förpackningar av elektroniska och elektriska apparater" utvecklas av China Electronics Standardization Research Institute. Den är planerad att tas i bruk 2026 och ska hjälpa branschen att utvecklas på ett mer konsekvent sätt.
