Titaani on viettänyt suurimman osan teollisesta elämästään paikoissa, joissa materiaalien suorituskyky on tärkeämpää kuin materiaalikustannukset. Lentokoneiden rakenteet, moottorikomponentit ja lääketieteelliset implantit ovat kaikki riippuvaisia titaanista samoista perussyistä: alhainen tiheys, korkea lujuus ja erinomainen korroosionkestävyys.
Nämä vaatimukset ovat jotain, mitä titaani on nähnyt ennenkin. Robotin rakenneosat katsovat toistuvia kuormia. Niiden on pysyttävä asennossa tarkasti ajan kuluessa. Ja niiden on pysyttävä kevyinä. Titaani vastaa näihin vaatimuksiin yhtä luonnollisesti kuin se sopii lentokoneen runkoon.
Tällaisia olosuhteita varten titaani kehitettiin alun perin.
Humanoidirobotti saattaa näyttää ulkopuolelta elektroniikkatuotteelta, mutta sen mekaaninen rakenne määrää suuren osan sen todellisesta-kyvystä. Rungot, niveltuet, liitososat ja toimilaitteen kotelot ovat alttiina jatkuvalle liikkeelle käytön aikana. Jokainen askel ja ulottuvuus ja käänne rasittavat rakennetta-, joka kasvaa ajan myötä.
Tämä tekee rakennemateriaalin valinnasta erityisen tärkeää.
Miksi titaani herättää huomiota robottirakenteissa?
Painonpudotuksesta puhutaan jatkuvasti mobiilijärjestelmissä, ja hyvästä syystä. Työnnä raskaampi rakenne kävelysyklin läpi ja tarvitset enemmän tehoa moottoreilta, enemmän kapasiteettia akuilta, enemmän vääntöä nivelistä. Teräksellä on voimaa ja saatavuutta,-jolloin se pysyy kaikkialla. Alumiini säästää painoa ja tekee siitä suositun. Mutta kun tarvitset kaikkia kolmea-keveyttä, suurta lujuutta ja väsymyksenkestävyyttä-, ehdokasluettelo on lyhyt.
Titaanin tiheys on noin kuusikymmentä prosenttia teräksestä. Lujuus on lähellä monia lujia{1}}teräksiä. Tämän yhdistelmän avulla voit pudottaa komponentin painoa menettämättä mekaanista suorituskykyä. Liitokset, tukikannattimet, liikkuvat linkit-osat, jotka näkevät toistuvan kuormituksen-hyötyvät tästä suoraan.
Leikkaa massa yhdestä osasta ja muu järjestelmä tuntee sen. Pienempi inertia tarkoittaa vähemmän voimaa kiihdytyksessä ja hidastumisessa. Moottorit kuluttavat vähemmän virtaa. Vaihteistot toimivat pienemmällä rasituksella. Käytä samaa robottia tuhansien liikesyklejen läpi, ja pienet -jaksokohtaiset säästöt alkavat lisätä-parempaa tehokkuutta ja pidentää komponenttien käyttöikää.
Suunnittelutyökalut ovat siirtyneet yksinkertaisten koneistettujen muotojen aikakauden ohi. Nykyaikainen simulointiohjelmisto kartoittaa kuormitusreitit osan läpi. Näet, mihin voimat tulevat ja mistä ne poistuvat. Se kertoo, missä materiaalia säilytetään ja mistä voit leikata sen pois.
Titaanin lujuus{0}}painosuhde-muuttaa sen, mitä voit tehdä geometrialla. Voit ajaa ohuempia seiniä, avata onttoja osia, muotoilla muotoja, jotka eivät toimisi alumiinissa tai teräksessä-ja silti osa, joka pysyy jäykkänä.
Robottisovelluksissa tätä lähestymistapaa voidaan käyttää rakennekehyksissä, liitososissa, toimilaitteiden kannattimissa ja muissa tarkkuusosissa, joissa paino ja lujuus on tasapainotettava.
Valmistustekniikka laajentaa titaanisovelluksia
Titaanin tekniset edut eivät ole koskaan olleet kyseenalaisia. Este on aina ollut käsittelyssä. Vertaa sitä teräkseen tai alumiiniin ja ero on selvä. Titaani kuumenee terävämmässä reunassa. Työkalut kuluvat nopeammin. Tuotanto etenee hitaammin.
Se on kuitenkin muuttumassa. Additiivinen valmistus avasi uusia tapoja valmistaa titaanikomponentteja, joiden sisäiset rakenteet eivät koskaan pystyneet luomaan-ristikkomalleja, integroituja tukia, osia, joissa yhdistyvät aiemmin kokoonpanoa vaatineet toiminnot. Robotiikkasovellukset vaativat kompakteja malleja, jotka kestävät edelleen kuormituksen. Lisäävä valmistus titaanilla vie sinut lähemmäksi molempien vaatimusten täyttämistä kerralla.
Pienemmille tarkkuusosille metalliruiskuvalu tarjoaa erilaisen tien eteenpäin. Kun tuotantoajot kasvavat ja mittojen on pysyttävä yhtenäisinä osasta toiseen, MIM alkaa olla järkevämpää kuin jokaisen kappaleen työstäminen.
Robotit päätyvät sovelluksiin, joissa ne toimivat päivä ja yö, viikosta toiseen. Mekaaninen rakenne näkee jatkuvan kuormituksen. Lämpötilan vaihtelut. Kosteus. Lika.
Titaani kestää hyvin nämä olosuhteet. Ilmassa luonnollisesti muodostuva pintakerros on vakaa. Vaurioittaa pintaa ja oksidikerros uudistuu itsestään. Ei pinnoitteita. Ei korjauksia-.
Ilmailu- ja lääketeollisuus ovat luottaneet tähän vuosien ajan{0}}sovelluksissa, joissa korroosiovaurioihin ei ole varaa. Tehtaissa, varastoissa tai ulkotiloissa olevilla roboteilla on sama huolenaihe.
Myös väsymissuorituskyvyllä on väliä. Kävelyrobotin nivel näkee stressin aina, kun jalka laskeutuu. Koneen käyttöiän aikana se lisää miljoonia jaksoja. Titaani hoitaa sen.
Kukaan ei odota, että titaanista tulee oletusmateriaali humanoidirobotin jokaiselle osalle. Teräs ja alumiini pysyvät käytössä siellä, missä niiden hinta, valmistettavuus ja erityiset suorituskykyvaatimukset ovat järkeviä. Mutta tietyille komponenteille titaani tarjoaa yhdistelmän ominaisuuksia, joita muut materiaalit eivät vastaa.
On sovelluksia, joissa alhainen paino, suuri lujuus ja kestävyys on otettava huomioon yhdessä. Näissä tapauksissa titaani antaa insinööreille mahdollisuuden, jota muut materiaalit eivät tarjoa. Humanoidirobotiikka antaa titaanille uuden areenan. Suunnittelun kehittyessä ja valmistuksen kehittyessä titaani löytää tiensä entistä rakenteellisempiin ja tarkempiin rooleihin.
Tässä ei ole kyse titaanin valtaamisesta. Kyse on titaanin ilmestymisestä oikeisiin paikkoihin.
