一, Sélection des matériaux : la pierre angulaire physique des performances de résistance aux chocs
1. Limites des matériaux traditionnels
Les plastiques tels que le PC et l'ABS dominent depuis longtemps le marché des boîtiers électroniques grand public en raison de leur légèreté, de leur facilité de traitement et de leurs avantages en termes de coût. Cependant, la résistance aux chocs des plastiques ordinaires présente des lacunes évidentes : les données de laboratoire montrent que les coques en polycarbonate (PC) présentent un taux de dommages allant jusqu'à 32 % lorsque les coins touchent le sol lors d'un test de chute de 1,5-mètre. La raison principale est que les plastiques sont sujets à la fragilité dans les environnements à basse température et sont sujets au vieillissement et à la décoloration après une utilisation à long terme. Bien que les matériaux métalliques tels que les alliages d'aluminium et les alliages de magnésium présentent des caractéristiques de résistance élevées, ils sont lourds et peuvent affecter la transmission du signal. Par exemple, certaines coques de téléphone en métal peuvent provoquer une atténuation du signal supérieure à 15 %.
2. Applications révolutionnaires de nouveaux matériaux
Pour combler les lacunes des matériaux traditionnels, l'industrie accélère la promotion de l'innovation matérielle :
Matériaux composites : le plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP) et le plastique renforcé de fibres de verre (GFRP) améliorent la résistance aux chocs de 2 à 3 fois tout en conservant la légèreté grâce à l'effet synergique des fibres et de la matrice. Par exemple, après qu'une certaine marque d'ordinateur portable a adopté une coque CFRP, le taux de dommages au disque dur interne a diminué de 18 % à 3 % lors d'un test de chute de 2 mètres.
Matériaux intelligents : l'alliage à mémoire de forme (SMA) peut restaurer sa forme originale grâce aux changements de température après l'impact. La coque composite SMA-PC développée par un laboratoire a démontré sa capacité d'auto-guérison-lors de tests de chute simulés, réduisant ainsi la vitesse de propagation des fissures de 60 %.
Matériaux biosourcés : les plastiques dégradables tels que l'acide polylactique (PLA) ont atteint une résistance aux chocs proche des plastiques techniques traditionnels grâce à la technologie de nano-modification, tout en répondant aux exigences de protection de l'environnement.
3. L'effet synergique de la combinaison de matériaux
Il est difficile pour un seul matériau de répondre à toutes les exigences de performance, c'est pourquoi la conception de structures en couches est devenue courante. Par exemple, le brevet de coque de protection à double-couche de Shenzhen Qidian Technology utilise du PC dur sur la couche externe pour résister à l'impact initial, et du silicone sur la couche interne pour absorber l'énergie résiduelle. Des tests ont montré que cette conception réduit le taux de dommages à l'écran des téléphones mobiles de 28 % à 5 %. Cette stratégie combinée consistant à « combiner rigidité et flexibilité » est en train de devenir un standard pour les équipements haut de gamme.
2, Conception structurelle : l'art de la mécanique de dispersion d'énergie
1. Logique d'optimisation de la répartition des contraintes
Le transfert d'énergie d'un impact en chute suit la loi de diffusion de la « surface de la ligne de points ». Des expériences ont montré que lorsqu'un coin touche le sol, la force d'impact est transmise à tous les côtés à travers la structure de la coque. Si la conception n'est pas raisonnable, la contrainte locale peut dépasser la limite d'élasticité du matériau. La « structure tampon multiple » d'une entreprise d'instruments de précision disperse la force d'impact sur toute la surface de la coque grâce à un calcul précis de la disposition des nervures de renforcement, réduisant ainsi le taux de dommages du produit de 70 % lors du test de chute de 1,2 mètre.
2. Formes innovantes de structures tampons
Structure en nid d'abeille : la structure interne en nid d'abeille obtenue grâce à la technologie d'impression 3D peut réduire le poids de 15 % tout en améliorant la résistance aux chocs de 40 %. Après avoir adopté cette conception pour la coque d'un certain drone, le taux de dégâts du moteur a diminué de 22 % à 4 % lors d'un test de chute de 3 mètres.
Structure à coussin d'air : une certaine marque de coque de téléphone portable est intégrée avec des micro coussins d'air aux quatre coins. En cas de chute, la durée d'impact est prolongée par les changements de pression atmosphérique. Les mesures réelles montrent que l'accélération maximale lors de l'atterrissage des virages est réduite de 55 %.
Conception incurvée : la coque incurvée réduit la concentration des contraintes en augmentant la zone de contact. Après avoir adopté un panneau arrière en forme d'arc-, le taux de rayures sur le dos d'une certaine tablette a diminué de 40 %, tandis que le confort de préhension a augmenté de 30 %.
3. La révolution de la fiabilité des méthodes de connexion
La structure de boucle traditionnelle a tendance à se desserrer après des démontages et assemblages répétés, tandis que la nouvelle technologie de connexion change cette situation :
Conception magnétique invisible : l'intégration de la feuille magnétique à l'intérieur de la couche tampon évite non seulement que l'anneau magnétique ne coupe la structure, mais permet également un démontage et un assemblage rapides. Après avoir adopté cette conception, le taux de détachement des composants lors du test de chute de certaines lunettes AR a diminué de 18 % à 2 %.
Soudage au laser : La coque d'un certain équipement médical est soudée à l'aide de la technologie de soudage au laser pour augmenter la résistance des coutures jusqu'à 2,3 fois celle des processus traditionnels, tout en atteignant l'indice d'étanchéité IP68.
3, processus de fabrication : assurance qualité grâce à un contrôle de précision
1. Révolution dimensionnelle dans le moulage par injection de précision
La précision du moule affecte directement les performances de la coque. Un certain fabricant de téléphones mobiles a optimisé les paramètres de moulage par injection pour contrôler la tolérance d'épaisseur de paroi de la coque à ± 0,05 mm, réduisant ainsi la déformation structurelle du produit de 35 % lors d'un test de chute de 2- mètres. De plus, la technologie de moulage par injection multicolore peut réaliser une intégration transparente du squelette dur et de la couche tampon souple. Après avoir adopté ce procédé, la résistance aux chocs d'une certaine coque de caméra de sport est améliorée de 25 %.
2. Améliorer la protection du traitement de surface
Nano-revêtement : La coque extérieure d'un appareil extérieur est traitée avec un revêtement nano-hydrophobe, qui multiplie par trois sa résistance à la corrosion dans les environnements humides, tout en atteignant une dureté de surface de 6H (dureté du crayon).
Anodisation : Après le traitement d'anodisation, la résistance à l'usure de la coque en alliage d'aluminium est augmentée de 5 fois. Après avoir adopté ce processus, le taux de rayures de la coque d'un certain ordinateur portable a diminué de 80 %.
3. Des avancées personnalisées dans l’impression 3D
La technologie d’impression 3D métal permet de fabriquer des structures complexes. Une certaine coque d'instrument d'aviation a été conçue grâce à une optimisation de la topologie, réduisant le poids de 40 % tout en conservant la résistance et raccourcissant le cycle de production du processus traditionnel de 6 semaines à 2 semaines.
