Titanul și-a petrecut cea mai mare parte a vieții industriale în locuri în care performanța materialului contează mai mult decât costul materialului. Structurile aeronavelor, componentele motoarelor și implanturile medicale se bazează toate pe titan din aceleași motive de bază: densitate scăzută, rezistență ridicată și rezistență excelentă la coroziune.
Acest set de cerințe este ceva ce titanul a mai văzut. Părțile structurale dintr-un robot văd sarcini repetate. Ei trebuie să mențină poziția cu precizie în timp. Și trebuie să rămână ușoare. Titanul se potrivește acestui set de cerințe la fel de natural precum se potrivește unei structuri de avion.
Acestea sunt tipurile de condiții pentru care titanul a fost dezvoltat în primul rând.
Un robot umanoid poate arăta ca un produs electronic din exterior, dar structura sa mecanică determină o mare parte din capacitatea sa-reală. Cadrele, suporturile de îmbinare, piesele de legătură și carcasele actuatorului sunt expuse mișcării continue în timpul funcționării. Fiecare pas, atingere și răsucire pune stres în structura-stresul care se acumulează în timp.
Acest lucru face ca alegerea materialului structural să fie deosebit de importantă.
De ce titanul atrage atenția în structurile robotizate
Scăderea în greutate se vorbește constant despre sistemele mobile și din motive întemeiate. Împingeți o structură mai grea printr-un ciclu de mers și aveți nevoie de mai multă putere de la motoare, mai multă capacitate de la baterii, mai mult cuplu de la articulații. Oțelul are rezistență și disponibilitate pentru el-care îl păstrează peste tot. Aluminiul economisește greutate și asta îl face popular. Dar când aveți nevoie de toate cele trei-greutate mică, rezistență ridicată și rezistență la oboseală-lista candidaților se scurtează.
Titanul se află la o densitate de aproximativ șaizeci la sută de oțel. Rezistența este aproape de multe-oțeluri de înaltă rezistență. Această combinație vă permite să pierdeți greutatea de pe o componentă fără a pierde performanța mecanică. Îmbinările, consolele de susținere, legăturile mobile-piesele care înregistrează încărcări repetate- beneficiază direct de acest lucru.
Tăiați masa dintr-o parte și restul sistemului o simte. Mai puțină inerție înseamnă mai puțină forță pentru accelerare și decelerare. Motoarele consumă mai puțin curent. Transmisiile rulează cu mai puțină solicitare. Rulați același robot prin mii de cicluri de mișcare, iar acele mici economii pe-ciclu încep să aducă-eficiență mai bună, viață mai lungă a componentelor.
Instrumentele de proiectare au trecut de era formelor simple prelucrate. Software-ul modern de simulare mapează căile de încărcare printr-o piesă. Puteți vedea unde intră forțele și unde ies. Aceasta vă spune unde să păstrați materialul și unde îl puteți tăia.
Raportul dintre rezistența- și-greutatea titanului schimbă ceea ce puteți face cu geometria. Puteți executa pereți mai subțiri, puteți deschide secțiuni goale, puteți modela forme care nu ar funcționa în aluminiu sau oțel-și totuși să aibă o parte care rămâne rigidă.
Pentru aplicațiile robotizate, această abordare poate fi utilizată în cadre structurale, componente de îmbinare, suporturi de actuator și alte piese de precizie în care greutatea și rezistența trebuie echilibrate.
Tehnologia de fabricație extinde aplicațiile din titan
Avantajele tehnice ale titanului nu au fost niciodată puse sub semnul întrebării. Bariera a fost întotdeauna de procesare. Comparați-l cu oțel sau aluminiu și diferența este clară. Titanul este mai fierbinte la muchia de tăiere. Uneltele se uzează mai repede. Producția se mișcă mai încet.
Asta se schimbă, totuși. Fabricarea aditivă a deschis noi modalități de a produce componente din titan cu structuri interne pe care prelucrarea nu le-ar putea crea niciodată-design-uri de zăbrele, suporturi integrate, piese care combină funcții care înainte necesitau asamblare. Aplicațiile de robotică necesită modele compacte care încă rezistă sub sarcină. Fabricarea aditivă cu titan vă aduce mai aproape de îndeplinirea ambelor cerințe simultan.
Pentru piesele de precizie mai mici, turnarea prin injecție a metalelor oferă o cale diferită înainte. Când ciclurile de producție devin mai mari și dimensiunile trebuie să rămână constante de la o parte la alta, MIM începe să aibă mai mult sens decât prelucrarea fiecărei piese.
Roboții ajung în aplicații în care rulează zi și noapte, săptămână după săptămână. Structura mecanică vede încărcare continuă. Schimbări de temperatură. Umiditate. Murdărie.
Titanul face față bine acestor condiții. Stratul de suprafață care se formează în mod natural în aer este stabil. Deteriorează suprafața și stratul de oxid se reformează de la sine. Fără acoperiri. Fără retușuri-.
Industriile aerospațiale și medicale s-au bazat pe acest lucru de ani de zile-aplicații în care nu vă puteți permite erori de coroziune. Roboții din fabrici, depozite sau locuri în aer liber au aceeași îngrijorare.
Performanța la oboseală contează și ea. O articulație dintr-un robot de mers vede stresul de fiecare dată când piciorul aterizează. Pe durata de viață a mașinii, aceasta se adaugă la milioane de cicluri. Titanul se descurcă.
Nimeni nu se așteaptă ca titanul să devină materialul implicit pentru fiecare parte a unui robot umanoid. Oțelul și aluminiul vor rămâne în uz acolo unde au sens-cost, fabricație, cerințe specifice de performanță. Dar pentru anumite componente, titanul oferă o combinație de proprietăți cu care alte materiale nu se potrivesc.
Există aplicații în care greutatea redusă, rezistența ridicată și durabilitatea trebuie abordate împreună. În aceste cazuri, titanul oferă inginerilor o opțiune pe care alte materiale nu o oferă. Robotica umanoidă oferă titanului o nouă arenă. Pe măsură ce designurile devin mai sofisticate și producția continuă să se îmbunătățească, titanul își va găsi drumul în roluri mai structurale și de precizie.
Nu este vorba despre preluarea titanului. Este vorba despre titanul care apare în locurile potrivite.
