3 تحديات تقنية لتضمين المغناطيس في منتجات السيليكون

مشكلة غطاء البطارية التي يواجهها العملاء الألمان

في يناير 2025، تواصلت معنا شركة ألمانية لتصنيع معدات تخزين الطاقة على وجه السرعة. كانوا يبحثون عن مادة سيليكون متخصصة غطاء طرف البطارية لخزانات بطاريات الجيل الجديد. مع ذلك، فشل ثلاثة موردين سابقين في حل المشكلات الفنية. صرّح العميل في بريده الإلكتروني أن هذا المشروع كان قيد التطوير مع موردين آخرين لمدة ستة أشهر دون جدوى، وأن هذه هي فرصته الأخيرة - وإذا ظلت المشكلات دون حل، فسيتم إنهاء هذا المشروع.

لمعالجة هذه المشكلة، استدعينا على الفور فريقًا من المهندسين لعقد مؤتمر فيديو مع العميل. خلال الاجتماع، أوضح العميل عيوب غطاء البطارية الحالي لديه، وشارك... تصميم ثلاثي الأبعاد بعد تحليل مشترك أجراه مهندسونا ومديرو الإنتاج وموردي المواد وفنيو المغناطيس، حددنا ثلاثة تحديات حرجة:

ثلاثة تحديات حرجة

التحدي الأول: الصراع بين عملية الفلكنة عالية الحرارة وإزالة المغناطيسية

يتطلب السيليكون عملية الفلكنة عند درجة حرارة تتراوح بين 160 و200 درجة مئوية، بينما تبدأ مغناطيسات النيوديميوم الشائعة (مثل N52/N54) بفقدان مغناطيسيتها عند درجة حرارة أعلى من 80 درجة مئوية. ووفقًا لإحصائيات مجلة Rubber World 2023، فإن 32% من منتجات السيليكون المُدمجة في المغناطيس تفشل بسبب إزالة المغناطيسية عند درجات حرارة عالية.

التحدي الثاني: تحديد المواقع بدقة ±0.1 مم

تميل المغناطيسات إلى الانزياح أثناء عملية فلكنة السيليكون، مما يؤدي إلى عدم محاذاة الأقطاب المغناطيسية، أو التصاق غير متساوٍ، أو عدم تناسق في التركيب. في منتجات السيليكون، قد يؤدي خطأ بمقدار 0.1 مم إلى أعطال حرجة - على سبيل المثال، سحبت إحدى شركات تصنيع الأجهزة الطبية دفعة كاملة من المنتج بسبب عدم محاذاة مغناطيس بمقدار 0.3 مم، مما أدى إلى حدوث أخطاء في المستشعر.

التحدي الثالث: تحقيق التوازن بين النعومة والوظيفة

سيليكون شديد الصلابة (70–80 شور أ): من الصعب إدخالها في منافذ خزانة البطارية، وعرضة للتمزق، أو من المستحيل إزالتها بمجرد إدخالها بالقوة.

سيليكون شديد النعومة (20–30 شور أ):دعم هيكلي غير كافٍ، مما يؤدي إلى إزاحة المغناطيس بسبب التشوه.

الحلول

بعد تحليل المشاكل الثلاث المذكورة أعلاه لغطاء البطارية، فإن حل Grandshine لهذه المشكلة هو كما يلي:

التغلب على "الجمود الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة" من خلال الابتكار في العمليات

ترقية مادة المغناطيس:تم التحول من مغناطيسات N35 التقليدية إلى مغناطيسات N54UH المطلية بالنيكل (مُقدرة على تحمل درجات حرارة ≤150 درجة مئوية)، باستخدام فراغات غير ممغنطة أثناء الإنتاج لتقليل معدلات العيوب من 32% إلى 2%.

عملية ما بعد المغناطيس: يتم تضمين المغناطيسات في شكل غير ممغنط أثناء عملية التشكيل ويتم مغناطيسيتها فقط بعد عملية الفلكنة، مما يزيل مخاطر إزالة المغناطيسية بسبب درجات الحرارة العالية.

تحقيق دقة 0.01 مم باستخدام أداة ثنائية المرحلة

القالب الأساسي: يضمن القفل الهيدروليكي + المعايرة بالأشعة تحت الحمراء دقة تحديد موضع المغناطيس بمقدار ±0.05 مم.

قالب دقيق: تصميم الفلكنة المعياري يقضي على الانكماش والتشوه.

مراقبة الجودة المدعومة بالذكاء الاصطناعي: تعمل آلات القياس الإحداثي (CMM) جنبًا إلى جنب مع نماذج الذكاء الاصطناعي على التحقق من صحة اتساق الدفعة عند تفاوت ±0.01 مم.

التوازن الذهبي: 40 شور أ سيليكون

بعد اختبار خمس تركيبات سيليكون (30–80 Shore A)، وجدنا ما يلي:

بعد إجراء سلسلة من الاختبارات، حددنا صلابة السيليكون المثالية: 40 شور أ يحقق السيليكون المقاوم للهب توازنًا مثاليًا بين قوة الإدخال (≤5 نيوتن) و قوة الاحتفاظ (≥15 نيوتن). بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتنفيذ تصميم ضلع معزز عبر غطاء البطارية بالكامل لمنع الانهيار مع ضمان مقاومة التمزق الطولي.

بعد حل جميع التحديات الثلاثة، قمنا بتسليم عينات T1 إلى العميل الألماني. ردود الفعل: "أنتم خبراء في حل المنتجات المعقدة ذات الصعوبة العالية!" تم تنفيذ المشروع تمت الموافقة بنجاح.

حلول عالمية للصناعة

سواء كان تصميم الأختام الطبية أو مكونات امتصاص الصدمات الصناعية أو المستهلك الإلكترونيات، تنطبق هذه المنهجيات:

إزالة المغناطيسية: ما بعد المغناطيسية + المغناطيسات المقاومة لدرجات الحرارة العالية (على سبيل المثال،SmCo)، قوة المغناطيسية ≥3000 جاوس.

انكماش السيليكون: عملية الفلكنة المجزأة المعيارية + تشكيل الضغط الفراغي، السُمك التسامح ≤±0.3 مم.

توازن النعومة والوظيفة: التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) لمنحنيات الارتداد، نسبة قوة الإدخال/الاستخراج = 1:3–1:5.

في الأجهزة الذكية القابلة للارتداء والأجهزة الطبية، مستلزمات الحيوانات الأليفة، والالكترونيات الاستهلاكية، و الطاقة المتجددة القطاعات، إن اندماج المغناطيس والسيليكون يدفع حدود التكنولوجيا إلى آفاق جديدة. في جراندشاين، إن التزامنا لا يقتصر على التكنولوجيا فحسب، فنحن نهتم بكل 0.01 ملم من الدقة.

إذا كنت تواجه تحديات مثل فشل وضع المغناطيس في المواد المرنة، أو الصراعات بين صلابة السيليكون ووظيفته، أو مشكلات استقرار المواد في البيئات القاسية، الحفيد سيقدم لكم فريقنا الهندسي خدمات إنتاج احترافية. إذا كنتم بحاجة إلى تصميم منتج جديد، فإن جراندشاين تقدم خدمات شاملة لإدارة سلسلة التوريد، من التصميم إلى الإنتاج. نتطلع إلى العمل معكم.