در مسابقه برای ساخت سریع تر، ربات های صنعتی با انرژی بیشتر، مهندسان از فولاد سنتی و فریم های آلومینیومی دور می شوند. نسل بعدی اتوماسیون ساختارهای سبکی را می طلبد که می توانند به سرعت سرعت سرعت، با سرعت بیشتری سرعت بیشتری را مدیریت کنند و با دقت بیشتری کار کنند، این تغییر توسط موجی از مواد پیشرفته - کامپوزیت های فیبر کربن، فیبرهای پاک، و لمینت های هیبریدی - که بدون ارائه این مواد غذایی، می توانند به آن ها کمک کنند؛ این مواد غذایی که نمی توانند به آن ها برسند، بهبود یابند؛ و مواد غذایی که نمی توانند به آن ها دست آورند؛

چرا وزن در روباتیک صنعتی اهمیت دارد

هر کیلوگرم توده فریم هزینه مستقیم بر عملکرد را تحمیل می کند. فریم های Heavier نیاز به موتورهای بزرگتر، محرک های قوی تر و انرژی بیشتری برای حرکت دارند. آنها همچنین شتاب و کاهش سرعت، کاهش زمان های چرخه، در برنامه هایی مانند انتخاب و محل، مونتاژ و دستکاری مواد، حتی کاهش 10٪ در توده می تواند از طریق تهویه توسط 20٪ نور، همچنین کاهش فاصله های بهره وری و مواد را کاهش دهد، بنابراین افزایش نمی دهد.

فراتر از سرعت، فریم های سبک تر، طراحی های ربات های تعاملی بیشتری را فراهم می کنند (cobots) که در کنار انسان ها از کاهش درون کار بهره می برند، و باعث می شود آنها در صورت برخورد ایمن تر شوند. برای ربات های سنگین بار، هر کیلوگرم از بازوی خود را اصلاح کرد و اجازه می دهد تا بیشتر ظرفیت بارگیری برای کار واقعی استفاده شود.این مزایای کاتتر بندی توضیح می دهد که چرا نوآوری مواد در اولویت اتوماسیون استراتژیک برای تامین کنندگان است.

کامپوزیت های فیبر کربن: استاندارد جدید برای فریم های با کارایی بالا

فیبر کربن پلیمر تقویت شده (CFRP) به عنوان جایگزین پیشرو در فلز در فریم های ربات سبک ظهور کرده است، با نسبت قدرت به وزن تقریبا پنج برابر فولاد و دو بار آلومینیوم، فیبر کربن اجازه می دهد تا طراحان برای ایجاد سفت و سخت، ساختارهای ارتعاشی که به طور چشمگیری سبک تر هستند.در یک ربات معمولی شش محور صنعتی جایگزین آلومینیوم برای یک فیبر کربن با حفظ سفت و یا حتی بهبود سفت و سخت.

پیشرفت های رانندگی

تصویب اولیه فیبر کربن در رباتیک محدود با هزینه های مواد بالا و روش های ساخت آهسته مانند نصب دستی و خودکار تعمیر امروز، قرار دادن فیبر خودکار (AFP) و قالب بندی انتقال رزین (RTM) زمان تولید و هزینه های به طور قابل توجهی کاهش یافته است. پیش از آن و پارچه های بافته شده در حال حاضر با خواص مکانیکی سازگار برای تولید سریال های نمونه های ساده مانند ربات های فیبر و ساده، و ساده، بسته بندی شده است.

بررسی های عملی

فیبر کربن جایگزین برای طراحان فلزی نیست که باید خواص ایزوتروپیک را در نظر بگیرند - قدرت بسته به جهت گیری فیبر متفاوت است. رابط های مشترک نیاز به قرار دادن فلز یا اتصال هیبریدی دارند تا از شکستن زیر بارهای پیچ جلوگیری کنند.

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]

فیبرهای آرام (Kevlar، Nomex) برای مقاومت در برابر تاثیر

در حالی که فیبر کربن در سفتی پیشرفت می کند، فیبرهای آمید مانند Kevlar سختی منحصر به فرد را به فریم های ربات می رسانند. قدرت کششی و جذب انرژی باعث می شود که آن را برای اجزایی که ممکن است اثرات یا بارهای چرخه بالا را تجربه کنند، مانند کوه های پایان دهنده، مسکن های مچ دست، و میله های محافظ در روبات های مشترک، یک سازه های آسیب دیده بدون بهبود رتبه بندی های فاجعه بار، مقاومت کند.

ترکیب بندی های ترکیبی: ترکیب بهترین هر دو

بسیاری از فریم های پیشرفته در حال حاضر از لمینت های هیبریدی استفاده می کنند که فیبر کربن را با فیبرهای آبراموئید یا شیشه ای لایه می کنند، به عنوان مثال، یک لوله بازوی فیبر کربن کربن کربن ممکن است لایه داخلی Kevlar برای مقاومت در برابر انتشار کرک داشته باشد، در حالی که فیبرهای خارجی کربن سفت و سخت را در ربات ها برای پردازش مواد غذایی و داروها استفاده می کنند، جایی که مقاومت شیمیایی و سختی به عنوان صرفه جویی در وزن مهم هستند.

لینک خارجی: [FLT] [FLT3] [FLT3] [FLT3] [FLT3] [FLT3] [برنامه های رباتیک صنعتی [[[ویرایش]

کامپوزیت های ماتریس فلزی و آلیاژهای منیزیم

تمام مواد سبکی پلیمر ها نیستند. کامپوزیت های ماتریس فلزی (MMCs) مانند آلومینیوم تقویت شده با ذرات کاربید سیلیکون، سفت و سخت قابل مقایسه با فولاد را در یک سوم وزن که در حال حاضر در هوافضا استفاده می شود، و در حال حاضر پیدا کردن برنامه های کاربردی در سلاح های ربات با سرعت بالا که در آن هدایت حرارتی و مقاومت سایش ضروری هستند، هر چند کمتر رایج، کمترین تراکم فلزات سبک تر - تقریبا 35٪ حساسیت ساختاری پایین است - و در آن است که در آن اندازه گیری می شود.

تولید افزودنی باز می کند New Design Freedom

چاپ 3D با تیتانیوم، آلومینیوم یا کامپوزیت های پلیمری، ساختارهای شبکه ای را که غیر ممکن است برای بازیگران یا ماشین آلات. اجزای قاب ربات را می توان به صورت بالا بهینه سازی شده برای قرار دادن مواد تنها در جایی که بارهای بالا هستند، دستیابی به کاهش وزن 30 تا 50٪ در مقایسه با شرکت های ماشینکاری معمولی است.

مزایای مواد نوآورانه در اتوماسیون صنعتی

  • توده متحرک قرمز شده - به طور مستقیم به سرعت به سرعت بالاتر و زمان چرخه کوتاه تر ترجمه می شود. A 10 کیلوگرم کاهش حجم بازو می تواند مصرف انرژی را در هر چرخه به میزان 20٪ یا بیشتر کاهش دهد.
  • نسبت حمل و نقل بالا به وزن [FLT 1] - ربات ها می توانند محموله های سنگین تر را نسبت به وزن خود حمل کنند، و امکانات کاربردی را در همان نقطه گسترش دهند.
  • ] مصرف برق کم [ - فریم های روشن نیاز به موتور های کوچکتر و درایو، کاهش تقاضای الکتریکی و هزینه های عملیاتی.
  • بهبود عملکرد پویا - Stiffer، فریم های سبک تر ارتعاشات و عیب یابی را کاهش می دهد، و دقت موقعیت مکانی را در سرعت های بالاتر فعال می کند.
  • [FLT: 1 ] - کامپوزیت ها و آلیاژهای مانند منیزیم زنگ نمی زنند و آنها را برای محیط های شستشو در پردازش مواد غذایی و شیمیایی مناسب می کنند.

چالش های در مواجهه با اتخاذ

هزینه و مقیاس پذیری

علی رغم قیمت های پایین، پیش بینی فیبر کربن هنوز هم حدود 10-20 برابر بیشتر از فولاد است.برای تولید کنندگان ربات با حجم بالا، که حق بیمه اضافه می کند. ابزار برای قالب سازی کامپوزیت نیز گران است و زمان چرخه طولانی تر از پوشش فلزی یا ریخته گری است.

پیوستن و تعمیر

کامپوزیت ها نمی توانند مانند فلزات جوش داده شده باشند. پیوستن به چسب، اتصال مکانیکی با احتیاط یا بیش از حد هیبریدی از طریق تنظیمات کامپوزیت آسیب دیده پیچیده تر از جوشکاری یک کرک فولادی است -دلمی اغلب به این معنی است که بخش باید به طور کامل جایگزین شود.این افزایش هزینه های چرخه عمر و نیاز به قابلیت های خدمات تخصصی.

بازیافت و پایداری

کامپوزیت های ترموset برای بازیافت مشکل هستند و تولید فیبر کربن دارای ردپای کربن بالا است در حالی که بازیافت پذیری بهبود می یابد، بسیاری از خریداران صنعتی در حال حاضر خواستار ارزیابی چرخه زندگی قبل از ارتکاب به مواد جدید هستند.

[[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۳] [۱] [FLT: ۲] [۲] [۲] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]

آینده چشم انداز: به سمت مونوکوque و فریم های هیبریدی

دهه آینده احتمالاً یک همگرایی مواد را مشاهده خواهد کرد، به جای یک ماده “جادو”، تولید کنندگان ساخت و ساز هیبریدی را اتخاذ خواهند کرد: فیبر کربن برای مسیرهای بارگذاری اولیه، یک پیچشی برای مناطق تاثیر، کامپوزیت های ماتریس فلزی برای مفاصل با لباس های بالا و هوا فضا، و براکت های افزودنی که برای وزن بهینه شده اند. مونوکوque (یک پوسته) که به طور کامل ساخته شده اند، نمونه اولیه کامپوزیت در مرکز تحقیقات آلمانی و MITLRD (DLRD) هستند.

ادغام سنسور و ساختارهای هوشمند

سنسورهای فیبر نوری جاسازی شده و الکترونیک چاپ شده در فریم کامپوزیت می تواند روبات های خود را نظارت کند که استرس، خستگی یا آسیب را در زمان واقعی تشخیص می دهند.این "کنترل سلامت ساختاری" باعث کاهش خرابی های ناخواسته و اجازه دادن به حفظ فیبرهای کربن خود را می توان به عنوان سنج های فشار استفاده کرد، و فریم را به یک عنصر سنجش تبدیل کرد.

از آنجایی که اتوماسیون همچنان به تولید و تدارکات کوچک منجر می شود، توانایی استقرار ربات های سریع و سبک تبدیل به یک عامل رقابتی خواهد شد. شرکت هایی که امروز در مواد قالب نوآورانه سرمایه گذاری می کنند، بهتر است برای پاسخگویی به خواسته های کارخانه های هوشمند فردا، موقعیت بهتری داشته باشند.

نتیجه گیری

تغییر از فلز به کامپوزیت های پیشرفته در فریم های ربات چشم انداز دور نیست - در حال حاضر اتفاق می افتد. کربن فیبر، آئرامز، آلیاژهای منیزیم، و قطعات چاپ سه بعدی هیبریدی ربات هایی را قادر می سازد که سریع تر، کارآمد تر و دقیق تر از همیشه طراحی می کنند، در حالی که هزینه و چالش های تولید باقی می ماند، پیشرفت های مداوم در علوم مواد و فن آوری تولید به طور مداوم موانع اتوماسیون را کاهش می دهد و مهندسان درک مواد اختیاری دیگر است.

لینک خارجی: [FLT] بررسی کسب و کار: گزارش مواد سبک وزن [FLT3]

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[