一、構造設計原則: 機械モデルから機能統合への移行
1. 三次元ハニカム構造: エネルギーが失われる主な方法
チップと光学レンズは、衝撃エネルギーに非常に敏感な高精度電子製品の 2 つの例です。{0}成型パルプの生体模倣ハニカム構造アーキテクチャにより、衝撃エネルギーが多くの個別のユニットに分散されます。たとえば、あるブランドの LIDAR パッケージには、各辺の長さが 8 mm、壁の厚さが 0.5 mm の六角形のハニカム セルが搭載されています。ピーク加速度は、1.2m 落下テストで通常の EPS フォームの 1200g から 380g に減少し、内部の精密構造が保護されました。
デザインのポイント：
ユニットのサイズの最適化: アイテムの重量とサイズに基づいて、ハニカムユニットの側面の長さと製品のアスペクト比を 1:5 ～ 1:8 に保つのが最善です。
肉厚勾配を考慮した設計: その領域の壁をより硬くするために、製品側の肉厚を 0.8 mm にします。エネルギー吸収性を高めるため、外側の厚みを0.3mmにしています。
動的シミュレーションの検証: LS-DYNA ソフトウェアを使用して 1.5 メートルの落下をシミュレーションし、ハニカム レイアウトの最適な角度を見つけます (通常は衝撃方向に対して 45 度)。
2. 複合材料強化：パルプ性能の限界を超える
一般的なパルプモールドの弾性率はわずか 0.2 ～ 0.5 GPa なので、サーバーや産業用コントローラーなどの重機に耐えるのは困難です。ナノセルロース (NCC) またはカーボンファイバー (CF) 強化材料を追加すると、弾性率を 2 ～ 5 GPa まで高めることができます。たとえば、Huawei Mate 60のバッテリーパッケージは、30%がガラス繊維である複合パルプで作られています。 50kgの積み重ねテストでの歪みはわずか1.2mmで、純パルプに比べて76％低減されています。
材料の配合を設計する:
材質クラス追加による性能向上率の効果
ナノセルロース(NCC)の引張強度は5～10%向上し、吸水率は30%低下します。
カーボンファイバー (CF) は、弾性率が 15 ～ 20% 高く、導電率が 300% 高くなります。
耐熱性 5～8% のバイオ-ベースの樹脂は、生分解性を保ちながら 120 度まで加熱されました。
3. 機能性コーティングの統合: 保護のためのいくつかのバリアの作成
静電気、電磁干渉（EMI）、微生物汚染はすべて、高精度の電子製品に問題を引き起こす可能性があります。{0}表面コーティング技術を使用すると、「帯電防止 + シールド + 抗菌」効果が得られます。-
表面に 2 ～ 5% のカーボン ブラックまたはグラフェンを添加して、耐電気性を低くします (10 ⁶ ～ 10 ⁹ Ω/sq)。これは IEC 61340–5–1 規格に適合します。
電磁シールド用のコーティング: ニッケル-メッキされたファイバー (5 μm) 複合カバー。一般的な金属シールドと比較して重量が 60% 削減され、1 ～ 18 GHz の周波数範囲で 40dB の音を遮断します。
抗菌コーティング：ナノ銀イオン（Ag+濃度50ppm）処理により、大腸菌・黄色ブドウ球菌の増殖を99％以上阻止します。
2、主要な技術パラメータ: 実験室から量産までの正確な制御
1. 成形プロセスの設定をより適切に行う
成形パルプの機械的特性は、その密度 (0.4 ～ 0.8g/cm3) に直接影響されます。ホットプレスプロセス中の温度 (180 ～ 250 度)、圧力 (5 ～ 10 MPa)、保持時間 (10 ～ 30 秒) を変更することで、非常に正確な密度制御が可能です。
低密度 (0.4 ～ 0.5g/cm 3): 携帯電話やヘッドフォンなどの軽量クッション パッケージに適しています。最大85%の衝撃を吸収します。
高密度 (0.6 ～ 0.8g/cm 3): サーバーや産業用ロボットなどの大型機械のサポートに利用されます。 15～20MPaまでの圧力を保持できます。
Dell XPS 13 ノートブックのパッケージには勾配密度設計が採用されており、下部サポート領域の密度は 0.7g/cm3、上部バッファ領域の密度は 0.45g/cm3 です。 1.5メートルの落下テストで画面の損傷率は18％から3％に減少しました。
2. 離型スロープとフィレット半径: 非常に精密である必要がある電子デバイスには、非常に正確なパッケージング (公差 ± 0.1 mm) が必要であり、離型スロープとフィレット半径は厳密に制御する必要があります。
離型勾配: 内部キャビティの勾配は 1 ～ 3 度、外壁の勾配は 0.5 ～ 1 度です。これにより、製品が引っかかったり、パッケージが変形したりするのを防ぎます。
丸み半径：R3～R5mmの角丸加工を施し、構造移行部の応力集中を低減（応力集中率40％低減）。
シミュレーションの検証: ANSYS Workbench を使用して離型プロセスをモデル化し、最適な傾斜とフィレットの組み合わせを見つけたところ、金型の寿命は 50,000 回の使用から 200,000 回の使用に延長されました。
3. 複数のキャビティによる共同設計
マルチキャビティ設計は、複数の部品を備えた電子機器（ドローンや医療機器など）が適切な位置に配置され、単独で保護されるようにするために必要です。{0}
独立したチャンバー: チップやモーターなどの各コア部品には、移動中に互いに衝突しないように、サイズ±0.05mmの独自のチャンバーがあります。
接続チャネル: 空気圧を均一に保ち、箱を開けやすくするために、チャンバー間に幅 0.5 mm の呼吸用開口部を設けます。
DJI Mavic 3 ドローンは、12 個のキャビティを備えたケースに入っており、それぞれにバッテリー、ジンバル、ブレード用の独自のスロットがあります。開梱時のダメージ率は3%から0.2%に減少しました。
3.一般的な使用例は、家庭用電化製品や産業用機器です。
1. 高精度チップ パッケージング: マイクロメートル レベルで保護するソリューション
特定のブランドの 5nm プロセス チップのパッケージングは、次の規格に一致する必要があります。
非静的: 表面抵抗率は 10 ΩΩ/sq 以下です。
耐湿性：吸湿率が2％未満（湿度85％の雰囲気下で48時間）であること。
バッファー: 1 メートル落下: ピーク加速度 500g
答え：
ナノセルロース強化パルプ(NCC 8%+グラスファイバー15%)を素材としています。
構造: 上部ハニカムの辺の長さが 6 mm、下部ハニカムの辺の長さが 10 mm の二重層ハニカム設計。-
コーティング: グラフェン帯電防止コーティング (厚さ 2 μ m) + 珪藻土防湿コーティング (厚さ 5 μ m)
テストの結果:
落下テスト: 1.2 メートル下、最大加速度 420g
耐湿性テスト: 湿度85%、48時間で吸湿率1.8%
静電気エネルギーのテスト: 表面抵抗率: 6.2 × 10 ΩΩ/sq
2. 医療機器の梱包: 解決すべき 2 つの問題: 清潔で安全な状態に保つ
特定のブランドのポータブル超音波診断装置のパッケージは、次の基準に一致する必要があります。
無菌要件: 医療グレード規格 ISO 11737-1 に適合
緩衝性能：1.5メートルの落下でも大丈夫。
環境コンプライアンス: T Ü V オーストリアは、100% リサイクル可能で生分解性であることを確認しています。
竹繊維 (60%)、バイオ-ベースの樹脂 (20%)、およびナノ銀抗菌剤 (0.5%) が素材を構成しています。
構造: 3D メッシュサポートと独立したキャビティ位置
カバー: 厚さ 8 μm の PLA 生分解性防湿カバー-
テストの結果:
微生物検査：大腸菌と黄色ブドウ球菌を99.9％阻止。
落下テスト: 1.5 メートルの落下、0.3 mm のプローブ移動
分解試験: 180 日後の工業用堆肥の分解率は 92% でした。
