Bei der Herstellung von LCD/OLED-Panels beeinflusst die Leistungsfähigkeit des Maschinenportals die Bildschirmausbeute maßgeblich. Herkömmliche Portalrahmen aus Gusseisen erfüllen aufgrund ihres hohen Gewichts und ihrer langsamen Reaktionszeit die Anforderungen an hohe Geschwindigkeit und Präzision nur schwer. Portalrahmen aus Granit hingegen, die durch Material- und Strukturinnovationen eine Gewichtsreduzierung von 40 % bei gleichzeitig extrem hoher Steifigkeit erreichen, stellen eine Schlüsseltechnologie für die Modernisierung der Branche dar.
I. Drei wesentliche Engpässe bei gusseisernen Portalrahmen
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 schnellen Anfahren und Anhalten beträgt ±20 μm, was zu einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke führt.
Langsame Schwingungsdämpfung: Das Dämpfungsverhältnis beträgt nur 0,05-0,1, und die Schwingung benötigt mehr als 2 Sekunden, um zum Stillstand zu kommen, was zu periodischen Defekten in der Beschichtung führt, die 18 % der fehlerhaften Produkte ausmachen.
Langzeitdeformation: Hoher Elastizitätsmodul, unzureichende Zähigkeit, Ebenheitsfehler vergrößert sich nach 3 Jahren Nutzung auf ±15μm 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.
Ausgezeichnete Vibrationsfestigkeit: Die innere Korngrenzenstruktur bildet eine natürliche Dämpfung mit einem Dämpfungsgrad von 0,3-0,5 (das 6-fache von Gusseisen), und die Amplitude beträgt bei einer Vibration von 200 Hz weniger als ±1 μm.
Hohe thermische Stabilität: Der Wärmeausdehnungskoeffizient liegt bei 0,6-5×10⁻⁶/℃ (1/5-1/20 für Gusseisen), und die Ausdehnung beträgt weniger als 100 nm bei einer Temperaturänderung von 20℃.
III. Bionische Innovationen im Strukturdesign
Wabenförmige Rippenplattenstruktur: Sie simuliert die mechanische Verteilung einer Wabenstruktur, 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 Krafteinwirkung angepasst, wobei die maximale Verformung um 28 % reduziert wird. Dadurch werden die Anforderungen an die Hochgeschwindigkeitsbewegung des Beschichtungskopfes erfüllt.
Oberflächenbehandlung im Nanobereich: Durch magnetorheologisches Polieren wird eine Ebenheit von ±1μm/m erreicht, eine diamantartige Kohlenstoffbeschichtung (DLC) erhöht die Verschleißfestigkeit um das Fünffache, und der Verschleiß pro Million Bewegungen beträgt weniger als 0,5μm.
IV. Zukunftstrends
Intelligentes Upgrade: Durch die Integration von optischen Fasersensoren und KI-Algorithmen kann es Umwelteinflüsse in Echtzeit kompensieren, wobei der Zielfehler innerhalb von ±0,1 μm gehalten wird.
Umweltfreundliche Fertigung: Der CO2-Fußabdruck von recycelten Granitmaterialien wird um 60 % reduziert, während 90 % ihrer Leistungsfähigkeit erhalten bleiben, wodurch eine Kreislaufwirtschaft gefördert wird.
Zusammenfassung: Der Granit-Portalrahmen löst das Problem traditioneller Materialien, dass „Gewichtsreduzierung zwangsläufig zu geringerer Steifigkeit führt“, durch die Kombination von „mineralischen Eigenschaften, bionischem Design und präziser Bearbeitung“. Die Kernidee liegt in der Nutzung der Wabenstruktur natürlicher Mineralien und moderner mechanischer Simulationen zur Optimierung und Rekonstruktion der Materialeigenschaften. Dies bietet eine umweltfreundliche Lösung, die sowohl Effizienz als auch Präzision für die LED/OLED-Produktion berücksichtigt. Diese Innovation ist nicht nur ein Triumph der Materialwissenschaft, sondern auch ein Modell interdisziplinärer Technologieintegration, das die globale Displayindustrie auf dem Weg zu höherer Präzision und geringerem Energieverbrauch unterstützt.
Veröffentlichungsdatum: 19. Mai 2025