При производстве ЖК-/OLED-панелей производительность оборудования портала напрямую влияет на выход экрана. Традиционные чугунные портальные рамы трудно удовлетворяют требованиям высокой скорости и точности из-за их большого веса и медленного отклика. Гранитные портальные рамы, благодаря материальным и структурным инновациям, достигли «снижения веса на 40% при сохранении сверхвысокой жесткости», став ключевой технологией для модернизации отрасли.
I. Три основных недостатка чугунных портальных рам
Большой вес и сильная инерция: плотность чугуна достигает 7,86 г/см³, а 10-метровая рама портала весит более 20 тонн. Погрешность позиционирования при высокоскоростном запуске и остановке составляет ±20 мкм, что приводит к неравномерной толщине покрытия.
Медленное затухание вибрации: коэффициент затухания составляет всего 0,05–0,1, а для прекращения вибрации требуется более 2 секунд, что приводит к периодическим дефектам покрытия, на долю которых приходится 18% бракованной продукции.
Долгосрочная деформация: большой модуль упругости, недостаточная прочность, погрешность плоскостности увеличивается до ±15 мкм после 3 лет использования, высокие затраты на техническое обслуживание.
II. Природные преимущества гранита
Легкость и высокая прочность: плотность 2,6-3,1 г/см³, снижение веса на 40%; прочность на сжатие составляет 100-200 МПа (эквивалентно чугуну), а деформация составляет всего 0,08 мм (0,12 мм для чугуна) при приложении нагрузки 1000 кг на расстоянии 5 метров.
Превосходная вибростойкость: внутренняя структура границ зерен создает естественное демпфирование с коэффициентом демпфирования 0,3–0,5 (в 6 раз больше, чем у чугуна), а амплитуда составляет менее ±1 мкм при вибрации частотой 200 Гц.
Высокая термическая стабильность: коэффициент теплового расширения составляет 0,6-5×10⁻⁶/℃ (1/5-1/20 для чугуна), а расширение составляет менее 100 нм при изменении температуры на 20℃.
III. Бионические инновации в структурном проектировании
Сотовая ребристая пластинчатая структура: имитирует механическое распределение сот, с 40%-ным снижением веса, но 35%-ным увеличением жесткости на изгиб и 32%-ным снижением напряжения.
Поперечная балка с переменным сечением: толщина динамически регулируется в зависимости от усилия, при этом максимальная деформация снижается на 28%, что соответствует требованиям высокоскоростного движения головки для нанесения покрытия.
Наномасштабная обработка поверхности: магнитореологическая полировка обеспечивает плоскостность ±1 мкм/м, алмазоподобное углеродное покрытие (DLC) увеличивает износостойкость в пять раз, а износ за миллион движений составляет менее 0,5 мкм.
IV. Будущие тенденции
Интеллектуальное обновление: благодаря интеграции оптоволоконных датчиков и алгоритмов искусственного интеллекта он может компенсировать помехи окружающей среды в режиме реального времени, при этом погрешность цели контролируется в пределах ±0,1 мкм.
Экологичное производство: углеродный след переработанных гранитных материалов сокращается на 60%, при этом сохраняется 90% их эксплуатационных характеристик, что способствует развитию экономики замкнутого цикла.
Резюме: Гранитная портальная рама решила проблему традиционных материалов, которые «снижение веса должно снижать жесткость» за счет сочетания «минеральных свойств + бионического дизайна + точной обработки». Основная логика заключается в использовании сотовой структуры природных минералов и современного механического моделирования для достижения оптимизации и реконструкции свойств материалов, обеспечивая экологичное решение, которое учитывает как эффективность, так и точность для производства светодиодов/OLED. Это нововведение является не только победой материалов, но и моделью междисциплинарной технологической интеграции, которая помогает мировой индустрии дисплеев двигаться к более высокой точности и более низкому потреблению энергии.
Время публикации: 19 мая 2025 г.