1. Materialeigenschaften: Die Vorteile der Verwendung von Naturfasern in mechanischen Systemen
Zur Herstellung von geformtem Zellstoff werden Pflanzenfasern wie Altpapier, Bambuszellstoff und Zuckerrohrbagasse verwendet. Mittels Vakuumsaugtechnik wird es in eine dreidimensionale Netzstruktur geformt. Die Fasern dieser Struktur sind zufällig miteinander verwoben, um ein dreidimensionales Trägersystem zu bilden, das wie eine Bienenwabe aussieht. Es weist folgende mechanische Eigenschaften auf:
So verteilt sich Spannung: Die Struktur der Fasern, die aus Wasserstoffbrückenbindungen und Verflechtungen besteht, ermöglicht die Aufnahme von Außendrücken durch elastische Verformung statt durch Materialkompression. Eine Eierablage zum Beispiel wiegt nur 65 g, kann aber einer vertikalen statischen Kraft von 80 kg standhalten, ohne zu zerbrechen. Die Wabenstruktur verhindert, dass sich eine einzelne Schale um mehr als 3 mm verbiegt, was besser ist als bei Schaumstoffen gleicher Dicke.
Optimierung von Dichte und Festigkeit: Wenn Fasern bei hohen Temperaturen und Drücken (180–250 Grad, 5–10 MPa) geformt werden, werden die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen ihnen neu organisiert und die Dichte steigt auf 0,6–0,8 g/cm³, was das Material deutlich steifer macht. Durch die Zugabe von Aluminiumsulfat-Imprägniermittel oder Stärkeklebstoff-Verstärkungsmasse wird die Faserhaftung um 30 % erhöht, während das Material leicht bleibt (50 % weniger dicht als Holz).
Dynamische Pufferleistung: Bei Aufpralltests besteht eine negative Korrelation zwischen der Pufferstrecke des Zellstoffformteils und der übertragenen Beschleunigung. Beispielsweise verwendet eine bestimmte Art von Mobiltelefonverpackung eine mehrschichtige Verbundstruktur (Hohlraum + vertikale Verstärkungskonstruktion), um die Geschwindigkeit, mit der sich Vibrationen während des Versands ausbreiten, um 40 % zu reduzieren. Die Produktintegritätsrate bei Falltests beträgt 99,7 %.
2. Strukturelles Design: Übergang vom Einzelschutz zu Systemlösungen
Der Bedarf an verschiedenen Arten elektronischer und elektrischer Produkte drängt den Zellstoffguss dazu, von der „universellen Pufferung“ zum „kundenspezifischen Systemschutz“ überzugehen:
Optimierung der Geometrie: Kammern und Versteifungen: Gestaltung der Form, um Hohlräume zu erzeugen und darin Rippen hinzuzufügen. Beispielsweise verwendet eine bestimmte Art von Laptop-Verpackung eine „gut“ geformte vertikale Verstärkungsstruktur, die die Tragfähigkeit verdoppelt und beim Stapeln einem Druck von 100 kg standhält.
Verbundstoff mit mehr als einer Schicht: Ein Verbundstoff aus drei bis fünf Lagen Zellstoffkarton, der hohen Temperaturen und Drücken standhält. Dadurch wird die Verbindung zwischen den Faserschichten um 30 bis 50 % stärker. Eine TV-Verpackung einer bestimmten Marke verfügt über eine 5-schichtige Verbundstruktur, die 500 kg Produkte aufnehmen kann und eine Druckfestigkeit von 15 MPa aufweist.
Schutz nach Region:
Barriere mit Wabenstruktur: Wabeneinheiten im Mikromaßstab werden zur Abtrennung von Bereichen für Präzisionsteile wie Kameramodule und Leiterplatten verwendet. Wenn diese Einheiten von außen getroffen werden, verformen sie sich und absorbieren Energie. Die Verpackung einer bestimmten Kopfhörermarke hat eine 0,5-mm-Wabenform und die Beschädigungsrate der Teile bei Falltests ist von 8 % auf 0,3 % gesunken.
Gradientenpufferung: Erstellen Sie Dichtegradienten basierend auf der Gewichtsverteilung des Produkts. Beispielsweise weist eine bestimmte Art von Spielekonsolenverpackung im Schwerpunktbereich eine Struktur mit hoher -Dichte (0,8 g/cm³) und im Randbereich eine Struktur mit niedriger -Dichte (0,5 g/cm³) auf. Dadurch ist die Verpackung 20 % leichter und schützt die Konsole um 15 % besser.
3. Einsatz im Geschäftsleben: von High-End-Gadgets bis zur Abdeckung der gesamten Szene
Im Bereich 3C-Elektronik:
Verpackung für Mobiltelefone: Das Huawei Mate 60 Pro verfügt über einen aus Zellstoff geformten Liner, der dank seiner präzisen Klebekonstruktion den Energieverbrauch beim Versand um 12 % senkt. Der Falltest besteht mit Bravour, mit einer Höhe von 1,5 Metern und sechs freien Tropfen nach allen Seiten.
Lenovo wird ab 2022 langsam auf die Verwendung von Kunststoffpolsterverpackungen für Laptops verzichten und bis 2024 auf 100 % Zellstoffformung umstellen. Die Yoga-Serie umfasst eine „Doppelkammer + gebogene vertikale Stange“-Struktur, die den ISTA 3A-Standardtest bestanden hat, der die Bedingungen des weltweiten Transports simuliert.
Im Bereich Haushaltsgeräte:
Die Samsung QLED-Serie verwendet für ihre TV-Verpackung eine Kombination aus „zellstoffgeformter Schale + EPE-Pufferstreifen“. Das Tablett kann 200 kg tragen, was das Gesamtgewicht des Pakets um 35 % und den CO2-Ausstoß um 50 % reduziert.
Die Außeneinheit der Klimaanlage verwendet eine aus Zellstoff geformte Eckstrebenkonstruktion, die durch ANSYS-Simulation verbessert wurde. Bei einer statischen Belastung von 80 kg kann es sich um weniger als 2 mm verbiegen und kostet 40 % weniger als herkömmliche Eckstreben aus Holz.
Geräte, die Sie tragen können:
Smartwatch: Die Verpackung der Apple Watch Series 8 besteht aus 0,3 mm ultradünnem Zellstoffformteil. Es schützt empfindliche elektronische Teile durch die Technologie „mikroporöse Atmungsaktivität + antistatische Beschichtung“ und wird beim Öffnen in weniger als 0,1 % der Fälle beschädigt.
