Daha hızlı inşa etmek için yarışta, daha fazla enerji verimli endüstriyel robotlar, mühendisler geleneksel çelik ve alüminyum çerçevelerden uzaklaşıyor. Bir sonraki nesil otomasyon, daha yüksek maaşları hızlandırabilecek hafif yapılar gerektirir ve robotların fabrika zemininde neler başarabileceğini yeniden tanımlamaktır.

Endüstriyel Robotikte Kilo Maddeleri Neden

Her çerçeve kütlesi performansı doğrudan bir maliyet yükler. Heavier çerçeveleri daha büyük motorlar, daha güçlü eylemciler ve daha fazla enerji hareket etmek için daha fazla enerji gerektirir. Ayrıca hız ve kesinti, yavaşlama döngüsü, montaj ve malzeme kullanımı gibi uygulamalar, kitlede %10 azaltımının %15'i kadar artabilir.

Hız ötesinde, daha hafif çerçeveler daha kompakt robot tasarımları sağlar. Collaborative robotlar (kobotlar) insanların birlikte inertia'dan faydalanmasını sağlar, onları bir çarpışma durumunda daha güvenli hale getirir. ağır ödeme robotları için, her bir demir yükün her biri gerçek iş için daha fazla kullanılmasına izin verir.Bu kalibre faydaları, materyal inovasyonun otomasyon tedarikçileri için neden bir stratejik öncelik haline geldiğini açıklıyor.

Karbon Fiber Kompozitler: Yüksek Performance Frames için Yeni Standart

Karbon fiber takviye polimerleri (CFRP) hafif robot çerçevelerinde metale giden öncü alternatif olarak ortaya çıktı. Bir karbon fiber eşdeğerliliği yerine getiren veya daha fazla sertlikte olan iki katın altında, karbon fiber, tasarımcıların sert, vibrasyonel yapılar yaratmasını sağlar. Tipik bir altı eksenli robotda, karbon fiber eşdeğerliliği yerine getiren alüminyumu değiştirerek, yüzde 40-50 oranında azaltılabilir.

Üretim Hedefleri Araba Kabul

Robotiklerde karbon fiberin erken benimsenmesi, yüksek malzeme maliyetleri ve el kondu ve otoklavajı gibi yavaş üretim yöntemleri ile sınırlıydı.Bugün, otomatik fiber yerleştirme (AFP) ve reçine transferi (RTM) ve Automata gibi başlangıçlar, ultra ışıklı masaüstü robotlar oluşturmak için CFRP kullanıyor.

Pratikler

Karbon fiber metal için bir damla değiştirme değildir. Tasarımcılar, anisotropic özellikleri için dikkate almalıdır - fiber yönelime bağlı olarak değişir. Ortak arayüzler, metal eklemeleri veya hibrit bağlar, karbon ve metal parçalar arasındaki ısı genişletme farklılıkları yüksek çözünürlük uygulamaları arasında uyum sağlar.

[FONT=0)Dön bağlantı: [[FONTFLT:2)Composites Dünya: Karbon Fiber Robotik).

Aramid Fibers (Kevlar, Nomex) Etkisi Direnişi

Karbon fiber, Kevlar gibi sert yüzeylerde belirgin bir sertliği robot çerçevelerine getiriyor. Kevlar yüksek sertleştirici güç ve enerji absorpsiyonunu deneyimleyebilecek bileşenler için ideal hale getirebilir - son derece etkililikler, içişler ve koruyucu evler gibi.

Hybrid Laminats: Her ikisini de birleştirin

Birçok gelişmiş çerçeve şimdi, dış karbon fiberleri aramid veya cam fiberlerle kaplı olan karma laminatları kullanıyor. Örneğin, karbon fiber kol tüpü, Kevlar'ın iç katmanına çatlak yayılımına karşı direnebilir, dış karbon fiberleri bükmek sağlarken, bu hibritler gıda işleme ve farmasötikler için robotlarda kullanılıyor, kimyasal direnç ve sertlik ağırlık tasarrufu olarak önemlidir.

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönetici:0)[Dönetici:0)Dönemli Kevlar Industrial Robotics Uygulamaları).

Metal Matrix Composites ve Magnezyum Alloys

Tüm hafif malzemeler polimer değildir. Metal matrix kompozitler (MMC) gibi alüminyum takviye ile takviyeli alüminyumlar, alüminyumun üçte birinde en düşük çelik sunar ve maliyet duyarlılığının yüksek olduğu yüksek hızda robotlar için kullanılabilir.

Katkılı İmalat Açıklar Yeni Tasarım Özgürlüğü

3D, titanyum, alüminyum veya polimer kompozitleri ile baskı, lattice yapılarına, alüminyumun gücündeki rakipleri vurmanın imkansız olduğunu ancak yüklerin en yüksek olduğu yerlerde en yüksek olduğu yerlerde, 30-50% ağırlık azaltımı elde etmek, geleneksel işleme kıyasla% 30-50 oranında azaltılabilir.

Industrial Otomasyonunda Yenilikçi Malzemelerin Avantajları

  • [FONT:0)Redüklenen kütle[[Dönemli: 1) – Doğrudan daha yüksek hıza ve daha kısa döngü zamana kadar enerji kullanımını kesebilir.
  • [FONT:0) Yüksek ücretli ücret yükü-to- ağırlık oranı[DÜT:1) – Robotlar kendi ağırlığına göre daha ağır maaş yüklerini taşıyabilir, aynı ayak izi içinde genişleyebilir.
  • [FONT:0] Düşük güç tüketimi[[[DÜT:1) - Işık çerçeveleri daha küçük motorlar ve sürücüler gerektirir, üst elektrik talebini azaltır ve işletme maliyetlerini azaltır.
  • [0]En iyi dinamik performans [[Dönetici:0] - Stiffer, hafif çerçeveler vibrasyonları ve aşırı atışları azaltır, daha yüksek hızlarda daha sıkı pozisyona doğru doğrultabilmelerini sağlar.
  • [FONT:0)Corrosion ve yorgunluk direnci[Dönetici: 1 ) - Magnezyum gibi kompozitler ve alaşımlar, gıda ve kimyasal işlemedeki yıkan ortamlar için uygun hale getirir.

Meydanlar Facing

Maliyet ve Scalability

Fiyatlara rağmen, karbon fiber prepreg hala çelikten daha fazla kilo harcıyor. Yüksek hacimli robot üreticileri için, bu prim ekliyor. Kompozit kalıp için araçlama da pahalı ve döngü süreleri metal tıbbından daha uzundur.

Katılmak ve Onarım

Kompozitler metaller gibi kaynaklanamaz.Sorpsiyonlar, mekanik bağlantıcılar dikkatli veya karma aşırımolding gerektirir. Hasarlı kompozit çerçevelerin onarımı bir çelik çatlakları kaynaktan daha karmaşıktır -delaminasyon genellikle parçanın tamamen değiştirilmesi gerektiği anlamına gelir.Bu, yaşam döngüsü maliyetlerini yükseltir ve özel hizmet yeteneklerini gerektirir.

Geri dönüşüm ve sürdürülebilirlik

Termoset kompozitleri geri dönüşüm yapmak zordur ve karbon fiber üretimi yüksek bir karbon ayak izi vardır.Recyclability geliştirilirken, birçok endüstriyel alıcı şimdi yeni malzemelere taahhüt etmeden önce yaşam döngüsü değerlendirmelerini talep eder. Magnezyum alaşımları, diğer yandan, yüksek oranda yeniden kullanılabilir ve alüminyumdan daha düşük emisyonlarla üretilebilir.

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönetici:0)IFM Teknoloji Not: Robotikte Hafif Malzemeler).

Future Outlook: Monocoque ve Hybrid Frames'a doğru

Önümüzdeki on yıl muhtemelen tek bir “sihirli” materyal yerine, üreticiler hibrit inşaatı kabul edecekler: birincil yük yolları için karbon fiber, yüksek giyimli eklemler için metal matrisler ve katkı maddeleri için optimize edilmiş paralar için optimize edilmiş. Monocoque (bir parça) tasarımları zaten MIT'de gelişmiş araştırmalarda ortaya çıkıyor ve Alman Havacılık Merkezi (DLR).

Sensör Entegrasyonu ve Akıllı Yapılar

Fiber optik sensörler ve kompozit çerçeveler içinde basılı elektronikler, stres, yorgunluk veya gerçek zamanlı hasar tespit eden kendini ifade eden robotlara olanak sağlayabilir. Bu “yapısal sağlık izleme” planlanmamış kesinti süresini azaltır ve tahmin edici bakım sağlar.Instive karbon fiberleri kendilerini deformasyon ölçümleri olarak kullanılabilir, çerçeveyi algılayıcı bir elemente dönüştürebilir.

Otomasyon küçük ücretli üretim ve lojistike zorlamaya devam ettikçe, hızlı dağıtma yeteneği, hafif robotlar rekabetçi bir farklılaştırıcı hale gelecektir. Bugün yenilikçi çerçeve malzemelerine yatırım yapan şirketler yarın akıllı fabrikaların taleplerini karşılamak için daha iyi konumlandırılmış olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Robot çerçevelerindeki metalden gelişmiş kompozitlerden gelen değişim uzak bir umut değil - şimdi gerçekleşiyor. Karbon fiber, aramids, magnezyum alaşımları ve hibrit 3D baskılı parçalar, daha verimli ve daha kesin olan robotların daha hızlı, daha verimli olmasını sağlarken, bilim ve üretimdeki gelişmeler sürekli olarak daha düşük engeller. mühendisler ve otomasyon yöneticileri için, bu malzemeleri anlamak artık tercih etmez; bir sonraki endüstriyel otomasyon için temel bir yeterliliktir.

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönetici:2)Robotics Business Review: Hafif Malzeme Trend Raporu).

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönetici:2) BilimDirect: Robot Çerçeve Malzemelerine Genel Bakış).