一, Mengubah bahan: penguatan rantai lengkap dari sifat serat hingga bahan tambahan kimia
1. Teknologi orientasi serat: membangun kembali struktur mikro
Anda dapat meningkatkan kualitas mekanis pulp yang dicetak secara signifikan dengan memanipulasi cara serat disusun. Misalnya, Lenovo menggunakan algoritme tata letak-berorientasi serat untuk membuat bantalan bantalan komputer 40% lebih kuat dan menggunakan bahan 15% lebih sedikit. Metode ini meniru bagaimana serat alami mengkristal dengan menyusunnya secara terorganisir sesuai arah tegangan untuk membuat "saluran penguatan mekanis". Samsung telah menggunakan teknologi orientasi serat skala nano untuk membuat kemasan ponsel 50,6% lebih tahan lama dan 30% lebih kecil kemungkinannya untuk rusak seiring waktu.
2. Sinergi antara peracikan serat dan bahan penguat
Serat-serat yang berbeda dapat bekerja sama untuk membuat suatu material berfungsi lebih baik dibandingkan jika serat-serat tersebut berdiri sendiri. Studi menunjukkan bahwa menggabungkan pulp kayu berdaun lebar dan pulp ampas tebu dengan perbandingan 1:1 meningkatkan indeks tarik, indeks pecah, dan kekakuan bahan cetakan pulp masing-masing sebesar 22,0%, 65,8%, dan 12,4%. Teknik penguat serat mineral juga dapat memberikan dukungan bahan pengemas peralatan rumah tangga yang besar dengan memberikan kekuatan tarik sebesar 16,51 MPa dan modulus elastis sebesar 535 MPa. Sebuah perusahaan membuat nampan pulp untuk freezer yang sekarang dapat menampung 220 kilogram, bukan 150 kilogram. Ini karena mengandung 20% serat mineral.
3. Mengubah cara kerja bahan kimia tambahan
Bahan anti air: Dengan menambahkan aluminium sulfat atau losion parafin, Anda dapat membuat lapisan hidrofobik pada permukaan serat yang mengurangi penyerapan air dari 15% menjadi kurang dari 3%. Pada ruangan dengan kelembapan 90%, produsen AC tertentu menggunakan teknologi pelapisan mikro silika untuk menjaga 85% kekuatan asli kemasannya.
Pati kationik membuat serat menempel lebih baik dengan membentuk ikatan hidrogen. Penambahan 1% dapat meningkatkan kekuatan tarik sebesar 30%. Mikrokapsul natrium bikarbonat berlapis epoksi-membentuk struktur mikropori dengan melepaskan gas, yang membuatnya lebih ringan dan lebih baik dalam kompresi.
Lapisan konduktif grafena adalah senyawa antistatis yang menjaga resistivitas permukaan antara 10 ⁶ dan 10 ⁹ Ω/sq, sehingga menghentikan listrik statis agar tidak merusak komponen elektronik.
2, Desain Struktural: Cara Baru Melakukan Segala Sesuatu dari Bionik hingga Topologi Memanfaatkan sebaik-baiknya
1. Ide baru untuk-bentuk geometris tiga dimensi
Struktur sarang lebah terlihat seperti susunan unit heksagonal dari sarang lebah, yang dapat menyebarkan tekanan luar secara seragam. Misalnya, sebuah perusahaan membuat lapisan pulp untuk mesin cuci yang memiliki tata letak unit sarang lebah. Dalam uji jatuh 1 meter, lapisan ini menurunkan akselerasi puncak produk sebesar 27% tanpa merusak struktur.
Rongga berongga dan rusuk penguat: Cetakan digunakan untuk membuat rongga dan rusuk vertikal di dalam produk, sehingga lebih kuat terhadap tekukan. Desain rongga pada cetakan gantungan tertentu memiliki daya dukung-beban lebih dari dua kali lipat, dan komposit-suhu dan-tekanan tinggi dari struktur komposit multi-lapisan telah meningkatkan kekuatan tekannya sebesar 30% hingga 50%.
Struktur kepadatan gradien: Kepadatan permukaan paket tinggi untuk menahan benturan, dan kepadatan di dalam rendah untuk menyerap energi. Hal ini dilakukan melalui teknologi kontrol gradien kepadatan. Dengan teknik ini, Apple telah membuat kemasan ponsel 20% lebih tipis dengan tetap menjaga tingkat perlindungan yang sama.
2. Optimalisasi topologi dan mendesain benda yang menyerupai makhluk hidup
Penggunaan biomimetik: Untuk membuat bahan pulp yang dapat memperbaiki dirinya sendiri, tirulah cara serat kitin dirajut menjadi satu. Serat dapat memperoleh kembali kekuatannya sebagian melalui rekombinasi ikatan hidrogen ketika serat tersebut terluka di area tertentu.
Algoritma untuk mengoptimalkan topologi: Menggunakan simulasi komputer untuk meningkatkan distribusi serat sehingga material lebih padat di daerah dengan tegangan tinggi. Sebuah bisnis membuat kemasan untuk TV yang meningkatkan kepadatan area sebesar 20% melalui optimalisasi topologi. Ini mengurangi tingkat penurunan dan kerusakan dari 1,2% menjadi 0,3%.
3, Optimalisasi proses: kontrol yang tepat atas segala hal mulai dari pengaturan pencetakan hingga teknologi pengeringan
1. Menjadikan parameter proses pencetakan lebih baik
Suhu dan tekanan cetakan: Menaikkan suhu cetakan ke tingkat yang tepat (180–250 derajat ) dapat mempercepat penguapan air dan mendorong ikatan hidrogen antar serat. Menaikkan tekanan pencetakan (5–10MPa) dapat membuat serat lebih tersusun rapat. Melalui perbaikan proses, sebuah perusahaan tertentu telah meningkatkan kepadatan baki pulp dari 0,4g/cm³ menjadi 0,7g/cm³ dan menjadikannya 60% lebih kuat terhadap kompresi.
Waktu untuk adsorpsi vakum: Jika Anda meningkatkan periode adsorpsi vakum dari 3 detik menjadi 8 detik, pengendapan serat akan lebih merata dan titik lemah akan lebih sedikit. Kemasan oven microwave tertentu telah diubah sehingga dapat menampung 18 lapisan, bukan 12 lapisan.
2. Cara baru untuk mengeringkan barang
Pengeringan dengan gelombang mikro: memanaskan bagian dalam dan luar produk secara bersamaan dengan gelombang mikro, sehingga menurunkan konsentrasi tegangan. Setelah suatu bisnis tertentu mulai menggunakan pengeringan gelombang mikro, tingkat kelengkungan pengepakan turun dari 5% menjadi 0,5%, dan kekuatan meningkat sebesar 15%.
Menggabungkan daya tembus inframerah dengan keseragaman udara panas, pengeringan komposit udara panas inframerah meningkatkan efisiensi pengeringan sebesar 40% sekaligus menjaga modulus elastisitas serat.
4, Teknologi Komposit: Beralih dari material tunggal ke solusi sistem
1. Komposit pulp dan plastik
Pelapisan permukaan: Untuk membuat lapisan yang tidak luntur, semprotkan losion poliuretan atau akrilik berbahan dasar air ke permukaan pulp. Melalui teknologi ini, sebuah perusahaan telah meningkatkan ketahanan aus kemasannya hingga tiga kali lipat dan membuatnya bertahan lima tahun lebih lama.
Cetakan injeksi tertanam: Menempatkan rusuk penguat plastik di dalam struktur pulp untuk membuat sistem-penopang beban hibrid. Kemasan lemari es tertentu dibuat sedemikian rupa sehingga satu baki dapat menampung lebih banyak beban, mulai dari 200 kilogram hingga 350 kilogram.
2. Komposit pulp dan logam
Lapisan aluminium foil komposit di atas pulp dapat membuatnya lebih kedap air dan sekaligus melindungi terhadap gelombang elektromagnetik. Metode ini telah membuat kemasan untuk-TV kelas atas IPX7 tahan air-dan lulus pengujian EMC.
Penguatan rangka baja: memasukkan rangka baja ke dalam-kemasan tugas berat untuk membuat struktur pengikat "lunak dan keras". Desain ini telah mengurangi tingkat kerusakan selama pengiriman untuk unit luar ruangan AC tertentu dari 2,1% menjadi 0,1%.
