การพัฒนาทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก

Ⅰ. การพัฒนาทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ด้วยแรงจูงใจในการขนส่งยุทโธปกรณ์ทางทหารต่างๆ โดยเฉพาะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง MindlinLU แห่ง Bell Labs ในสหรัฐอเมริกาและกลุ่มวิจัยที่เขานำ ได้นำทฤษฎีการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนในสาขากลศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในสาขาบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิมที่อาศัยการวิเคราะห์และการออกแบบเชิงประจักษ์หรือหลักการคาดเดา ทำให้เกิดทฤษฎีบรรจุภัณฑ์กันกระแทกที่เป็นเอกลักษณ์ขึ้น

ในปี ค.ศ. 1968 นิวตันได้เสนอทฤษฎีเงื่อนไขขอบเขตสำหรับความเสียหายของผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์ และได้กำหนดทฤษฎีการประเมินความเปราะบางและวิธีการทดสอบ ซึ่งต่อมาได้ถูกรวมอยู่ในมาตรฐานการทดสอบวัสดุของอเมริกา (ASTM) ผลงานบุกเบิกของนิวตันและมินด์ลินได้วางรากฐานสำหรับการวิเคราะห์และการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกในยุคปัจจุบัน

ในช่วงทศวรรษ 1980 โดยอิงจากทฤษฎีเงื่อนไขขอบเขตของค่าความเปราะบาง บริษัท MTS Systems จำกัด และคณะบรรจุภัณฑ์ มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตท ได้ร่วมกันพัฒนาวิธีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก 5 ขั้นตอน และต่อมาได้พัฒนาวิธีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเป็น 6 ขั้นตอน:

1. กำหนดสภาวะแวดล้อมการหมุนเวียนของอากาศ;

2. การประเมินความเปราะของผลิตภัณฑ์

3. การปรับปรุงการออกแบบผลิตภัณฑ์;

4. การคำนวณวัสดุสำหรับเบาะรองนั่ง;

5. ออกแบบระบบบรรจุภัณฑ์;

6. ต้นแบบของระบบบรรจุภัณฑ์ได้รับการทดสอบแล้ว และได้กำหนดมาตรฐาน ASTM ที่ควรนำไปใช้ในแต่ละขั้นตอน ทำให้ทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว

ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา นักวิชาการจากทั่วโลก รวมถึงผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ของจีน ได้ให้ความสนใจและลงทุนอย่างแข็งขัน ซึ่งส่งเสริมการแลกเปลี่ยนและการพัฒนาทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกอย่างมาก และได้มีการบรรลุผลสำเร็จที่สำคัญหลายประการในด้านการวิเคราะห์การตอบสนองต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนของระบบ การวิเคราะห์และออกแบบแบบจำลองของระบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก และวิธีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกโดยใช้หลักความน่าจะเป็น

กล่าวโดยสรุป ในช่วงเวลากว่า 40 ปีนับตั้งแต่ที่ Mindlin ตีพิมพ์บทความดังกล่าว ความก้าวหน้าอย่างมากได้เกิดขึ้นในการวิจัยทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก และการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของวัสดุกันกระแทก การประเมินค่าความเปราะของผลิตภัณฑ์ แบบจำลองพลวัต และวิธีการออกแบบก็มีความเป็นไปได้และแม่นยำมากขึ้น การปฏิบัติจริงในการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทกก็มีความสมเหตุสมผลมากขึ้นเช่นกัน

Ⅱ. ความสำเร็จที่สำคัญของทฤษฎีการออกแบบบรรจุภัณฑ์แบบกันกระแทก

1. ได้วางรากฐานทฤษฎีการรองรับแรงกระแทกและการแยกการสั่นสะเทือนของผลิตภัณฑ์

2. กำหนดค่าความเร่งสูงสุดที่ผลิตภัณฑ์จำนวนมากสามารถทนได้โดยไม่เกิดความเสียหายทางกายภาพหรือการทำงานผิดพลาด ซึ่งก็คือค่าความเปราะของผลิตภัณฑ์

3. ประเทศอุตสาหกรรมหลักทุกประเทศได้ดำเนินการตรวจสอบและทดสอบเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการหมุนเวียนอากาศอย่างต่อเนื่อง และได้ผลลัพธ์ที่ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นการวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการทดสอบบรรจุภัณฑ์และการขนส่งผลิตภัณฑ์

4. พัฒนาอุปกรณ์ทดสอบบรรจุภัณฑ์ที่ทันสมัยมากมาย และประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในการประมวลผลข้อมูลการทดสอบบรรจุภัณฑ์และการออกแบบบรรจุภัณฑ์กันกระแทก

5. หลายประเทศได้กำหนดมาตรฐานบรรจุภัณฑ์ต่างๆ สำหรับบรรจุภัณฑ์กันกระแทกไว้แล้ว