При производстве ЖК-/OLED-панелей производительность портального оборудования напрямую влияет на выход годных экранов. Традиционные чугунные портальные рамы не отвечают требованиям высокой скорости и точности из-за большого веса и медленного отклика. Гранитные портальные рамы, благодаря инновационным материалам и конструкции, позволили снизить вес на 40% при сохранении сверхвысокой жёсткости, став ключевой технологией для модернизации отрасли.
I. Три основных недостатка чугунных портальных рам
Большой вес и высокая инерция: плотность чугуна достигает 7,86 г/см³, а 10-метровая портальная рама весит более 20 тонн. Погрешность позиционирования при высокоскоростном пуске и остановке составляет ±20 мкм, что приводит к неравномерной толщине покрытия.
Медленное затухание вибрации: коэффициент затухания составляет всего 0,05–0,1, а прекращение вибрации занимает более 2 секунд, что приводит к периодическим дефектам покрытия, на долю которых приходится 18% бракованной продукции.
Долговременная деформация: большой модуль упругости, недостаточная прочность, отклонение от плоскостности увеличивается до ±15 мкм после 3 лет эксплуатации, 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 пролете 5 метров.
Отличная вибростойкость: внутренняя структура границ зерен образует естественное демпфирование с коэффициентом затухания 0,3-0,5 (в 6 раз больше, чем у чугуна), а амплитуда составляет менее ±1 мкм при вибрации 200 Гц.
Высокая термостойкость: 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 структура пластины: имитирует механическое распределение сот, обеспечивая снижение веса на 40%, но увеличение жесткости на изгиб на 35% и снижение напряжения на 32%.
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 циклической экономики.
Резюме: Гранитная портальная рама решила проблему традиционных материалов, где «снижение веса должно привести к снижению жёсткости», благодаря сочетанию «минеральных свойств + бионического дизайна + точной обработки». Основная логика заключается в использовании сотовой структуры природных минералов и современного механического моделирования для оптимизации и восстановления свойств материала, предлагая экологичное решение, учитывающее как эффективность, так и точность производства светодиодов/OLED. Эта инновация — не только победа в области материалов, но и пример междисциплинарной технологической интеграции, которая помогает мировой индустрии дисплеев двигаться к повышению точности и снижению энергопотребления.
Время публикации: 19 мая 2025 г.