1. Valetun massan-kantavuusperiaate on rakennemekaniikan ja materiaalitieteen leikkauspiste.
Valetun massan-kantokyky ei riipu vain materiaalin luontaisesta lujuudesta; pikemminkin se parantaa mekaanisia ominaisuuksiaan "kolmiulotteisen kuitujen yhteen kudotun rakenteen" ja "jännityksen hajautusmekanismin" avulla.
Kolmiulotteinen kuitujen kudonta rakenteeksi
Jätepaperi ja bambumassa ovat kaksi esimerkkiä kasvikuiduista, joita voidaan käyttää muovatun massan tuottamiseen. Tyhjiöimumuovausmenetelmä muuttaa sen kolmiulotteiseksi verkkorakenteeksi. Muotti koostuu kuiduista, jotka on neulottu yhteen satunnaisella tavalla kolmiulotteiseksi tukijärjestelmäksi, joka näyttää hunajakennolta. Tämä menetelmä voi levittää ulkopuolisia paineita tasaisesti ja minimoida stressitasoja paikoin. Esimerkiksi tavallinen munatarjotin painaa vain 65 grammaa, mutta siihen mahtuu 80 kiloa staattista painoa rikkoutumatta. Tämä johtuu siitä, että hunajakennorakenne levittää osuman voimaa.
Muodon parantaminen
Muotin muotoilu voi antaa sisällä muotoiltuja massakammioita ja vahvistusripoja, kuten ripustusmuottien pystysuorat rivat. Tämä vähentää sen taipumisen todennäköisyyttä. Esimerkiksi massavuorauksessa, jonka valmistaja on kehittänyt ilmastointilaitteen ulkoyksikköön, on kuusikulmaisia kennokennoja. Tuotteen maksimikiihtyvyys on 27 % pienempi kuin tavallisella EPS-vaahdolla 1m pudotustestissä, eikä rakenne ole vaurioitunut. Korkeaa lämpötilaa ja painetta käyttävä monikerroksinen komposiittirakenne yhdistää myös monikerroksisia massalevyjä. Kuitukerrosten välinen yhteys on vahvempi ja puristuslujuus 30-50 % vahvempi. Puisten kuormalavojen sijaan se pystyy kuljettamaan 500 kg tuotteita.
Kuinka käsitellä stressiä
Se, miten rakenne taipuu ja venyy, ei se, miten aine puristuu, antaa muotoillulle massalle sen vaimennusominaisuudet. Esimerkiksi hunajakennoritilät hajottavat tavaroiden, jotka eivät ole säännöllisiä, pakkaamisen pienemmiksi paloiksi. Kun jokin koskettaa laitteen ulkopintaa, se muuttaa muotoaan ja imee energiaa. Tämä estää koko asiaa hajoamasta. Tämä muotoilu auttaa muovattua massaa säilyttämään muotonsa samalla kun se muuttaa muotoa hajauttaakseen iskun energiaa, kun sen on kestettävä painoa.
2. Suuri edistysaskel tekniikassa: siirtyminen "kevyestä" "suuri{1}}vahuuteen"
Varhaista muovattua massaa käytettiin suurelta osin halvoissa tuotteissa, kuten munatarjottimissa, koska se maksoi paljon ja muutti muotoaan kastuessaan. Mutta nykyaikaiset tekniikat, kuten märkäpuristus, nano-vedenpitävät pinnoitteet ja rakenteellisen topologian optimointi, ovat saaneet sen toimimaan paljon paremmin:
Kyky muokata asioita korkeissa lämpötiloissa ja paineissa
Kun alkio on muodostunut, laita se korkeaan -paineeseen ja korkeaan-lämpötilaan (5–10 MPa) 180–250 asteeseen muuttaaksesi kuitujen välisiä vetysidoksia, tehdäksesi siitä jäykemmän ja nostaaksesi tiheyden arvoon 0,6–0,8 g/cm³. Eräs yritys teki pesukoneille sellualustan, joka on vain 10 mm paksu, mutta joka kestää 200 kg:n staattisen kuorman, mikä riittää suuriin laitteisiin.
Tekniikka, jonka avulla voit muuttaa asioita lisäämällä kohteita
Voit vahvistaa kuitujen välistä sidosta 30 % lisäämällä vedeneristyskemikaaleja, kuten alumiinisulfaattia, tai vahvistavia aineita, kuten tärkkelysliimaa. Materiaali on silti kevyttä (50 % kevyempää kuin puu). Esimerkiksi eräässä TV-pakkauksessa käytetään anti-staattisesti päällystettyä massavuorausta. Tämä ei ainoastaan suojaa elektronisia laitteita staattiselta sähköltä, vaan tekee pakkauksesta 15 % kevyemmän tehostamalla rakennetta.
Tekniikka rakennetopologian parantamiseksi
Levitä kuidut paremmin tietokonesimulaatiolla niin, että materiaali on tiheämpää siellä, missä se on kovassa rasituksessa. Esimerkiksi yritys käytti topologian optimointia sellupakkausten valmistamiseen jääkaappiin, mikä lisäsi paikallista tiheyttä 20 %. Tämä pienensi mahdollisuutta, että tuote rikkoutuisi pudotustestin aikana 1,2 prosentista 0,3 prosenttiin.
3. Tapaustutkimus: Teorian laittaminen koetukselle todellisessa maailmassa
Kodinkoneteollisuudessa muovatun massan kantokyky- on arvioitu perusteellisesti, ja sen suorituskyky ylittää tavanomaisen muovivaahdon:
Pakkaus ulkona toimiville ilmastointilaitteille
Pääyhtiö loi massavuorauksen ilmastointilaitteen ulkoyksikköön kuusikulmainen hunajakenno. Tuotteen suurin kiihtyvyys on 27 % pienempi kuin EPS-vaahdolla 1 metrin pudotustestissä, eikä rakenne ole vaurioitunut. Pakkaus voidaan myös pinota kuljetusta varten, mikä säästää 40 % säilytystilaa ja 18 % kokonaiskustannuksista.
Kääripaperia pesukoneiden ympärille
Joissakin pesukoneissa on "muovattu massa+aaltopahvi" täysi paperipakkaus. Pakkaamalla sen rakennetta tämä tekee pakkauksesta 20 % kevyemmän, samalla kun se pystyy pitämään ja suojaamaan painoa kuljetuksen aikana. Todelliset testitiedot osoittavat, että tämä menetelmä vähentää lähetysvaurioiden määrää 0,8 prosentista 0,2 prosenttiin, mikä säästää yli 5 miljoonaa yuania vuodessa myynnin jälkeisissä-kuluissa.
TV-pakkaus, joka ei tuota staattista sähköä
Joissakin TV-laatikoissa on massasta valmistettu vuori, joka on päällystetty anti-staattisella materiaalilla. Tämä ei vain suojaa elektronisia laitteita staattiselta sähköltä, vaan tekee pakkauksesta 15 % kevyemmän parantamalla sen rakennetta. EU:n ROHS-testi on läpäissyt tämän ehdotuksen, joka on nyt malli ympäristön kannalta hyödyllisille pakkauksille.
