Titán strávil väčšinu svojho priemyselného života na miestach, kde na materiálových vlastnostiach záleží viac ako na materiálových nákladoch. Konštrukcie lietadiel, súčasti motorov a lekárske implantáty sa spoliehajú na titán z rovnakých základných dôvodov: nízka hustota, vysoká pevnosť a vynikajúca odolnosť voči korózii.
Tento súbor požiadaviek je niečo, čo titán už videl. Konštrukčné diely v robote vidia opakované zaťaženie. V priebehu času musia presne držať polohu. A musia zostať ľahké. Titán vyhovuje týmto požiadavkám tak prirodzene, ako sa hodí k draku lietadla.
Toto sú podmienky, pre ktoré bol titán vyvinutý.
Humanoidný robot môže zvonku vyzerať ako elektronický produkt, ale jeho mechanická štruktúra určuje mnohé z jeho schopností v reálnom{0}}svete. Rámy, podpery kĺbov, spojovacie časti a kryty pohonov sú počas prevádzky vystavené nepretržitému pohybu. Každý krok, dosah a skrútenie vnáša stres do štruktúry-stresu, ktorý časom narastá.
Preto je výber konštrukčného materiálu obzvlášť dôležitý.
Prečo titán priťahuje pozornosť v robotických štruktúrach
O redukcii hmotnosti sa v mobilných systémoch neustále hovorí, a to z dobrého dôvodu. Pretlačte ťažšiu konštrukciu chôdzou a potrebujete viac energie z motorov, väčšiu kapacitu z batérií, väčší krútiaci moment z kĺbov. Oceľ má svoju silu a dostupnosť,-čo ju udrží všade. Hliník šetrí hmotnosť a preto je obľúbený. Keď však potrebujete všetky tri -nízku hmotnosť, vysokú pevnosť a odolnosť proti únave-, zoznam kandidátov bude krátky.
Titán má hustotu asi šesťdesiat percent ocele. Pevnosť sa približuje mnohým-vysokopevným oceliam. Táto kombinácia vám umožní znížiť hmotnosť komponentu bez straty mechanického výkonu. Kĺby, podperné konzoly, pohyblivé spoje-časti, ktoré sa opakovane zaťažujú-z toho majú priamy úžitok.
Odrežte hmotu z jednej časti a zvyšok systému to cíti. Menšia zotrvačnosť znamená menšiu silu pri zrýchľovaní a spomaľovaní. Motory odoberajú menej prúdu. Prevodovky bežia s menšou námahou. Spustite toho istého robota tisíckami pohybových cyklov a tieto malé-úspory na jeden cyklus začnú pridávať-lepšiu efektivitu a dlhšiu životnosť komponentov.
Dizajnérske nástroje prekročili éru jednoduchých opracovaných tvarov. Moderný simulačný softvér mapuje dráhy zaťaženia cez súčiastku. Môžete vidieť, kam sily vstupujú a kde vychádzajú. To vám povie, kde máte materiál uchovávať a kde ho môžete odrezať.
Pomer sily-k{1}hmotnosti titánu mení to, čo môžete robiť s geometriou. Môžete spustiť tenšie steny, otvárať duté profily, tvarovať tvary, ktoré by nefungovali v hliníku alebo oceli-, a stále máte časť, ktorá zostane pevná.
Pre robotické aplikácie možno tento prístup použiť v konštrukčných rámoch, kĺbových komponentoch, podperách ovládačov a iných presných častiach, kde je potrebné vyvážiť hmotnosť a pevnosť.
Výrobná technológia rozširuje aplikácie titánu
Technické výhody titánu neboli nikdy spochybnené. Bariéra bola vždy spracovaná. Porovnajte to s oceľou alebo hliníkom a rozdiel je jasný. Titán je na reznej hrane teplejší. Nástroje sa rýchlejšie opotrebúvajú. Výroba ide pomalšie.
To sa však mení. Aditívna výroba otvorila nové spôsoby výroby titánových komponentov s vnútornými štruktúrami, ktoré by obrábanie nikdy nedokázalo vytvoriť-priestorové konštrukcie, integrované podpery, diely, ktoré kombinujú funkcie, ktoré si predtým vyžadovali montáž. Robotické aplikácie vyžadujú kompaktný dizajn, ktorý ešte vydrží aj pri zaťažení. Aditívna výroba s titánom vás priblíži k splneniu oboch týchto požiadaviek naraz.
Pre menšie presné diely ponúka vstrekovanie kovov inú cestu vpred. Keď sa výrobné série zväčšia a rozmery musia zostať konzistentné od dielu k dielu, MIM začne dávať väčší zmysel ako obrábanie každého dielu.
Roboty končia v aplikáciách, kde bežia deň a noc, týždeň čo týždeň. Mechanická štruktúra vykazuje nepretržité zaťaženie. Teplotné výkyvy. Vlhkosť. Špina.
Titán tieto podmienky dobre zvláda. Povrchová vrstva, ktorá sa prirodzene tvorí na vzduchu, je stabilná. Poškodí povrch a vrstva oxidu sa zreformuje sama. Žiadne nátery. Žiadne dotyky-.
Letecký a medicínsky priemysel sa na to už roky spolieha-aplikácie, kde si nemôžete dovoliť korózne zlyhania. Roboty v továrňach, skladoch alebo vonkajších priestoroch majú rovnaké obavy.
Dôležitý je aj výkon pri únave. Kĺb u chodiaceho robota vidí stres zakaždým, keď noha dopadne. Počas životnosti stroja to predstavuje milióny cyklov. Titán to zvláda.
Nikto neočakáva, že sa titán stane predvoleným materiálom pre každú časť humanoidného robota. Oceľ a hliník sa budú používať tam, kde to dáva zmysel,-cena, vyrobiteľnosť a špecifické požiadavky na výkon. Pre určité komponenty však titán ponúka kombináciu vlastností, ktorým iné materiály nezodpovedajú.
Existujú aplikácie, kde je potrebné riešiť nízku hmotnosť, vysokú pevnosť a odolnosť. V týchto prípadoch poskytuje titán inžinierom možnosť, ktorú iné materiály neposkytujú. Humanoidná robotika dáva titánu novú arénu. Ako sú dizajny čoraz sofistikovanejšie a výroba sa neustále zlepšuje, titán si nájde cestu do štrukturálnejších a presnejších úloh.
Nejde o to, že titán prevezme vládu. Ide o to, aby sa titán objavil na správnych miestach.
