Trong cuộc đua để xây dựng những robot công nghiệp công nghiệp nhanh hơn, hiệu quả hơn, các kỹ sư đang quay ra khỏi những khung thép và nhôm truyền thống. thế hệ tiếp theo của sự tự động hóa đòi hỏi những cấu trúc nhẹ có thể tăng tốc nhanh, xử lý những khối lượng cao hơn, và hoạt động với độ chính xác cao hơn. sự chuyển đổi này được cung cấp bởi những vật liệu tiên tiến - sợi cacbon tổng hợp, sợi sợi sợi sợi, và chất kết hợp - mang lại sức mạnh đặc biệt mà không cần đến hình phạt. những vật liệu này không chỉ tăng cường, mà còn định nghĩa những robot có thể đạt được trên sàn nhà máy.

Tại sao cần quan tâm đến các vấn đề nghiêm trọng trong ngành công nghiệp?

Mỗi ký tự khối lượng khung áp dụng một chi phí trực tiếp cho hiệu suất. khung nặng hơn cần thiết động cơ lớn hơn, bộ điều khiển mạnh hơn, và nhiều năng lượng hơn để di chuyển. chúng cũng hạn chế tăng tốc và giảm tốc độ, thời gian chu kỳ giảm dần. Trong ứng dụng như chọn và thay thế, lắp ráp, và vật liệu xử lý, thậm chí 10% giảm đi khối lượng có thể cải thiện thông qua 15-20. khung đèn sáng cũng giảm tải trên các khớp và có thể dẫn đến các dây nối, kéo dài và giảm tổng chi phí bảo trì và giảm chi phí cho các máy chủ. Vì vậy, việc đẩy nhẹ hơn về phía trước không chỉ là vật liệu khoa học là về lợi nhuận thực tế và lợi nhuận.

Ngoài tốc độ, khung nhẹ hơn cho phép thiết kế robot nhỏ hơn. Robot phối hợp (cbot) hoạt động cùng với con người được lợi ích từ việc giảm tính quán tính, làm cho chúng an toàn hơn trong trường hợp va chạm. Đối với robot nạp nhiều cân, mỗi cân được cạo bỏ cánh tay cho phép sử dụng nhiều năng lượng trọng tải hơn cho công việc thực sự. Những lợi ích phân giải này giải thích tại sao sự đổi mới vật chất đã trở thành ưu tiên chiến lược cho các nhà cung cấp tự động.

Các sợi tơ carbon: Các chuẩn mới cho các khung hiệu ứng cao

Sợi carbon gia cố chất lỏng (CFRP) đã được hình thành như là sự thay thế đầu tiên cho kim loại trong khung robot nhẹ. với tỷ lệ mạnh hơn đến trọng lượng gấp năm lần so với thép và gấp hai lần chất nhôm, sợi carbon cho phép các nhà thiết kế tạo ra cấu trúc cứng, độ rung động nhẹ hơn đáng kể. Trong một robot công nghiệp kiểu công nghiệp loại sáu trục, thay thế cánh tay bằng sợi tơ carbon tương đương với 40 phần trăm trong khi duy trì hoặc thậm chí cải thiện tính cứng.

Việc thực hiện các bước tiến thúc đẩy việc nhận con nuôi

Việc nhận dạng sợi cacbon ban đầu trong robot bị hạn chế bởi chi phí vật chất cao và các phương pháp sắp xếp chậm như việc đặt tay và tự động chữa lành. Ngày nay, việc sắp xếp sợi tự động (AFP) và việc chuyển hóa nhựa (TTM) đã cắt giảm đáng kể số lần và chi phí. Các dây dẫn trước khi dùng để tạo ra các cấu trúc cơ học và vải dệt đã được cung cấp với các tính năng phù hợp với các tính năng cơ học phù hợp cho sản xuất nối tiếp. Các nhà sản xuất robot như FNEN và ABB đã bắt đầu cung cấp các dây thần kinh carbon trên các mô hình, và khởi động tự động như AutoFRata đang sử dụng để tạo ra các mô hình máy tính năng lượng cực đại.

Những sự suy xét thực tế

Sợi carbon không phải là một sự thay thế kim loại. Các nhà thiết kế phải tính tính tính chất dị hướng khác nhau tùy thuộc vào định hướng sợi. Giao diện kết hợp yêu cầu chèn kim loại hoặc kết hợp lai để ngăn chặn việc nghiền nát dưới các vật liệu ốc bu lông. Sự khác biệt nhiệt độ giữa các bon và các phần kim loại có thể gây ra các vấn đề về sự sắp xếp theo các ứng dụng có độ cao. Mặc dù những thử thách này, hiệu suất đạt được đủ thuyết phục để hầu hết các nền robot mới bao gồm các thành phần sợi cacbon.

Liên kết thực nghiệm: ) ) Thế giới: Carbon Fiber in t

Vi khuẩn Vi- mô- ni- a (Kevlar, Nomex) cho Kháng chiến

Trong khi sợi cacbon nổi trội trong sự cứng, sợi sợi sợi aramid như sợi da đặc biệt mang lại sự cứng đặc biệt cho khung robot, và chất bảo vệ sức bền và năng lượng của sợi tơ giúp cho việc hấp thụ các thành phần có thể gặp tai nạn hoặc những vật nặng như các cột hiệu ứng cuối cùng, các khu vực cổ tay và các tấm vải liệm bảo vệ.

Những cái laagen lai: Kết hợp những cái tốt nhất của cả hai

Nhiều khung hình hiện nay được cấu tạo bằng sợi cacbon có lớp lớp sợi sợi sợi sợi sợi sợi sợi hoặc thủy tinh, chẳng hạn như ống sợi cacbon có thể có lớp lớp lớp bên trong của chất lỏng để chống lại sự lan truyền, trong khi sợi carbon ngoài cung cấp sự cứng, những sợi này được dùng trong robot để xử lý thức ăn và dược phẩm, nơi mà sự kháng hóa học và độ bền như trọng lượng tiết kiệm.

Liên kết thực nghiệm:) ) ) Ứng dụng Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệpDuPot

Ma trận kim loại tính toán và hợp kim Magnesium

Không phải tất cả các vật liệu nhẹ đều là chất lỏng. Ma trận kim loại tổng hợp (MMCs) như nhôm được tăng cường với chất silicon có độ bền tương đương thép ở mức độ nặng một phần ba. Những vật liệu này được dùng trong không gian bay và hiện đang được tìm ứng dụng trong cánh tay robot tốc độ cao nơi nhiệt độ cao nơi sự kháng nhiệt và sự kháng nhiệt được đặt ra. Chất lượng quang hợp, mặc dù ít phổ biến hơn, cung cấp mật độ của kim loại, nhẹ hơn 35% so với nhôm - và đang được đánh giá cho các robot có độ cao hơn chi phí cao hơn.

Việc sản xuất thêm mở ra tự do thiết kế mới

Các bộ phận khung robot có thể tối ưu hóa chất từ vật liệu có trọng lượng cao nhất, giảm 30–50% so với các bộ phận gia công thông thường. Các công ty như Roboze và Markford đang sản xuất các bộ phận sợi cacbon-remined tương đương với chất nhôm có sức mạnh nhưng lại ít trọng lượng hơn.

Lợi thế của các vật liệu đổi mới trong việc tự động hóa công nghiệp

  • Khối lượng chuyển động ) – Trực tiếp dịch thành gia tốc cao hơn và chu kỳ ngắn hơn.
  • Tỷ lệ tải trọng – Robot có thể mang trọng tải nặng hơn tương đương với trọng lượng của riêng mình, mở rộng khả năng ứng dụng trong cùng một dấu chân.
  • Tiêu thụ điện ) – khung đèn pin cần những động cơ và ổ đĩa nhỏ hơn, giảm cầu điện cao nhất và chi phí hoạt động.
  • hiệu suất động lực được liệt kê) – Stiffer, khung nhẹ hơn giảm rung động và bắn quá mức, cho phép độ chính xác vị trí chặt chẽ hơn tại tốc độ cao hơn.
  • Kháng chiến và chống mệt mỏi ) – Các chất kết hợp và hợp kim như magie không bị rỉ sét, khiến chúng thích hợp để rửa môi trường trong thức ăn và hóa chất.

Những thử thách phải đối phó với việc nhận con nuôi

Chi phí và tính toán

Mặc dù giá cả đang giảm, nhưng lượng sợi cacbon vẫn đắt hơn gấp 10-20 lần một kg so với thép. Đối với các nhà sản xuất robot có số lượng cao, giá cả tăng. công cụ để tạo ra sự uốn nắn tổng hợp cũng tốn kém, và chu kỳ thời gian dài hơn việc đóng dấu kim loại hoặc đúc. Điểm hỏng thậm chí thường chỉ đến ứng dụng hiệu suất cao nơi hiệu quả làm việc được bù đắp phí tổn vật liệu.

Gia nhập và sửa chữa

Các chất kết dính không thể hàn như kim loại. Việc kết hợp đòi hỏi chất kết dính, bộ giảm cơ khí cẩn thận hoặc sự kết hợp quá mức. Việc sửa chữa bộ khung bị hỏng phức tạp hơn hàn một vết nứt thép thường có nghĩa là phần phải được thay thế hoàn toàn. Điều này làm tăng chi phí xe đạp sinh hoạt và đòi hỏi khả năng dịch vụ đặc biệt.

Tái chế và duy trì tính bền vững

Các hợp chất nhiệt điện tử rất khó tái chế, và việc sản xuất sợi cacbon có dấu chân cao. trong khi tính tái chế đang được cải thiện, nhiều người mua công nghiệp hiện nay yêu cầu đánh giá cuộc sống trước khi sử dụng các vật liệu mới.

Liên kết thực nghiệm: ) ) Thông báo kỹ thuật: vật liệu nhẹ

Tìm kiếm tương lai: Hướng tới các khung đơn và lai

Trong thập kỷ tới, rất có thể sẽ thấy các vật liệu được hội tụ lại, thay vì chỉ một “vật liệu ma thuật, các nhà sản xuất sẽ tiếp nhận cấu trúc lai: sợi cacbon cho các đường tải chính, aramid cho vùng va chạm, ma trận kim loại tổng hợp cho các khớp có nhiều khớp, và thêm các khung phụ được cấp phát quang để tăng cân.

Hợp nhất với cấu trúc nhạy cảm và thông minh

Cảm biến sợi quang nhúng và các thiết bị điện tử được in trong khung tổng hợp có thể giúp máy phát hiện sự căng thẳng, mệt mỏi hoặc tổn thương thời gian thực.

Khi sự tự động hóa tiếp tục đẩy mạnh sản xuất và hậu cần nhỏ, khả năng triển khai nhanh, nhẹ sẽ trở thành một nhà máy phân biệt chủng tộc, những công ty đầu tư vào những vật liệu có khung hình sáng tạo ngày hôm nay sẽ được đặt vào vị trí tốt hơn để đáp ứng những yêu cầu của các nhà máy thông minh ngày mai.

Kết luận

Sự chuyển đổi từ kim loại sang các hợp chất tối tân trong khung robot không phải là một viễn cảnh xa vời mà đang diễn ra bây giờ. sợi carbon, aramid, hợp kim sinh học, và các bộ phận lai 3D cho phép robot nhanh hơn, hiệu quả hơn và chính xác hơn bao giờ hết. trong khi các thử thách sản xuất vẫn tiếp tục tăng tiến trong các vật liệu và công nghệ sản xuất đang giảm dần các rào cản. đối với các kỹ sư và quản lý tự động, hiểu được những vật liệu này không còn tùy chọn nào khác nữa; nó là một sự cạnh tranh cốt lõi cho việc thiết kế thế hệ công nghiệp tiếp theo.

Liên kết thực nghiệm:) ) ) Công ty Trading: LightwelFwetes Trend Report )

Liên kết thực nghiệm:) ) : Overview of Robot khung nguyên liệu