Bei der Produktion von LCD/OLED-Panels wirkt sich die Leistung des Geräteportals direkt auf die Bildschirmausbeute aus. Herkömmliche Portalrahmen aus Gusseisen erfüllen die Anforderungen an hohe Geschwindigkeit und Präzision aufgrund ihres hohen Gewichts und ihrer langsamen Reaktion nur schwer. Portalrahmen aus Granit erreichen durch Material- und Strukturinnovationen eine Gewichtsreduzierung von 40 % bei gleichzeitiger Beibehaltung einer extrem hohen Steifigkeit und werden so zu einer Schlüsseltechnologie für die Modernisierung der Industrie.
I. Drei große Engpässe bei Portalrahmen aus Gusseisen
Hohes Gewicht und starke Trägheit: Die Dichte von Gusseisen erreicht 7,86 g/cm³, und der 10 Meter lange Portalrahmen wiegt über 20 Tonnen. Der Positionierungsfehler beim Hochgeschwindigkeitsstart und -stopp beträgt ±20 μm, was zu einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke führt.
Langsame Schwingungsdämpfung: Das Dämpfungsverhältnis beträgt nur 0,05–0,1 und es dauert mehr als 2 Sekunden, bis die Schwingung stoppt. Dies führt zu periodischen Defekten in der Beschichtung, die 18 % der fehlerhaften Produkte ausmachen.
Langfristige Verformung: Hoher Elastizitätsmodul, unzureichende Zähigkeit, Ebenheitsfehler vergrößert sich nach 3 Jahren Nutzung auf ±15 μm und hohe Wartungskosten.
II. Die natürlichen Vorteile von Granit
Leicht und hochfest: Dichte 2,6–3,1 g/cm³, Gewichtsreduzierung um 40 %; Die Druckfestigkeit beträgt 100–200 MPa (entspricht Gusseisen) und die Verformung beträgt nur 0,08 mm (0,12 mm bei Gusseisen), wenn eine Last von 1000 kg über eine Spannweite von 5 Metern aufgebracht wird.
Hervorragende Vibrationsfestigkeit: Die innere Korngrenzenstruktur bildet eine natürliche Dämpfung mit einem Dämpfungsverhältnis von 0,3–0,5 (6-mal so viel wie bei Gusseisen) und die Amplitude beträgt bei 200-Hz-Vibration weniger als ±1 μm.
Hohe thermische Stabilität: Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt 0,6–5 × 10⁻⁶/℃ (1/5–1/20 für Gusseisen) und die Ausdehnung beträgt weniger als 100 nm, wenn sich die Temperatur um 20℃ ändert.
III. Bionische Innovation im Strukturdesign
Wabenförmige Rippenplattenstruktur: Sie simuliert die mechanische Verteilung einer Wabe, mit einer Gewichtsreduzierung von 40 %, aber einer Erhöhung der Biegesteifigkeit um 35 % und einer Verringerung der Spannung um 32 %.
Querträger mit variablem Querschnitt: Die Dicke wird dynamisch an die Kraft angepasst, wobei die maximale Verformung um 28 % reduziert wird, um den Anforderungen an die Hochgeschwindigkeitsbewegung des Beschichtungskopfes gerecht zu werden.
Oberflächenbehandlung im Nanomaßstab: Durch magnetorheologisches Polieren wird eine Ebenheit von ±1 μm/m erreicht, eine diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC) erhöht die Verschleißfestigkeit um das Fünffache und der Verschleiß pro Million Bewegungen liegt unter 0,5 μm.
IV. Zukünftige Trends
Intelligentes Upgrade: Durch die Integration von Glasfasersensoren und KI-Algorithmen können Umgebungsstörungen in Echtzeit ausgeglichen werden, wobei der Zielfehler auf ±0,1 μm begrenzt bleibt.
Umweltfreundliche Herstellung: Der CO2-Fußabdruck von recycelten Granitmaterialien wird um 60 % reduziert, während 90 % ihrer Leistung erhalten bleiben, was eine Kreislaufwirtschaft fördert.
Zusammenfassung: Der Granit-Portalrahmen löst das Problem herkömmlicher Materialien, dass Gewichtsreduzierung mit abnehmender Steifigkeit einhergehen muss, durch die Kombination von mineralischen Eigenschaften, bionischem Design und präziser Verarbeitung. Der Kerngedanke liegt in der Nutzung der Wabenstruktur natürlicher Mineralien und moderner mechanischer Simulation zur Optimierung und Rekonstruktion von Materialeigenschaften. Dies bietet eine umweltfreundliche Lösung, die sowohl Effizienz als auch Präzision für die LED/OLED-Produktion berücksichtigt. Diese Innovation ist nicht nur ein Sieg der Materialien, sondern auch ein Beispiel für interdisziplinäre Technologieintegration, die der globalen Displayindustrie zu höherer Präzision und geringerem Energieverbrauch verhilft.
Veröffentlichungszeit: 19. Mai 2025