Титанът е прекарал по-голямата част от индустриалния си живот на места, където характеристиките на материала са по-важни от цената на материала. Конструкциите на самолетите, компонентите на двигателите и медицинските импланти разчитат на титан поради същите основни причини: ниска плътност, висока якост и отлична устойчивост на корозия.
Този набор от изисквания е нещо, което титанът е виждал и преди. Структурните части на робота виждат повтарящи се натоварвания. Те трябва да задържат позиция точно във времето. И те трябва да останат леки. Титанът отговаря на този набор от изисквания толкова естествено, колкото пасва на корпус на самолет.
Това са видовете условия, за които титанът е разработен на първо място.
Един хуманоиден робот може да изглежда като електронен продукт отвън, но неговата механична структура определя голяма част от-способностите му в реалния свят. Рамките, ставните опори, свързващите части и корпусите на задвижките са изложени на непрекъснато движение по време на работа. Всяка стъпка, достигане и усукване натоварва структурата-стрес, който се натрупва с времето.
Това прави избора на конструктивен материал особено важен.
Защо титанът привлича вниманието в роботизираните структури
Постоянно се говори за намаляване на теглото в мобилните системи и има защо. Бутайте по-тежка конструкция през цикъл на ходене и имате нужда от повече мощност от двигателите, повече капацитет от батериите, повече въртящ момент от ставите. Стоманата има здравина и достъпност,-които я задържат навсякъде. Алуминият спестява тегло и това го прави популярен. Но когато имате нужда и от трите-ниско тегло, висока якост и устойчивост на умора-списъкът с кандидати става кратък.
Титанът има плътност около шестдесет процента от стоманата. Якостта е близка до много-стомани с висока якост. Тази комбинация ви позволява да намалите теглото на компонент, без да губите механични характеристики. Съединения, опорните скоби, подвижните връзки-частите, които изпитват многократно натоварване-се възползват директно от това.
Отрежете масата от една част и останалата част от системата я усеща. По-малката инерция означава по-малко сила за ускорение и забавяне. Двигателите консумират по-малко ток. Трансмисиите работят с по-малко напрежение. Пуснете един и същ робот през хиляди цикли на движение и тези малки икономии на-цикъл започват да добавят-по-добра ефективност, по-дълъг живот на компонентите.
Инструментите за проектиране преминаха през ерата на прости машинни форми. Съвременният симулационен софтуер картографира пътеките на зареждане през част. Можете да видите къде влизат силите и къде излизат. Това ви казва къде да съхранявате материала и къде можете да го отрежете.
Съотношението сила-към-тегло на титана променя това, което можете да направите с геометрията. Можете да изпълнявате по-тънки стени, да отваряте кухи секции, да оформяте форми, които не биха работили в алуминий или стомана-и пак да имате част, която остава твърда.
За роботизирани приложения този подход може да се използва в структурни рамки, компоненти на стави, опори на задвижващи механизми и други прецизни части, където теглото и здравината трябва да бъдат балансирани.
Производствените технологии разширяват приложенията на титан
Техническите предимства на Titanium никога не са били поставяни под въпрос. Бариерата винаги се е обработвала. Сравнете го със стомана или алуминий и разликата е ясна. Титанът се нагрява по-горещо в режещия ръб. Инструментите се износват по-бързо. Производството върви по-бавно.
Това обаче се променя. Адитивното производство разкри нови начини за производство на титаниеви компоненти с вътрешни структури, които машинната обработка никога не би могла да създаде-дизайн на решетка, интегрирани опори, части, които комбинират функции, които преди изискваха сглобяване. Приложенията в роботиката изискват компактен дизайн, който все още издържа при натоварване. Адитивното производство с титан ви доближава до изпълнението на двете изисквания едновременно.
За по-малки прецизни части леенето под налягане на метал предлага различен път напред. Когато производствените серии станат по-големи и размерите трябва да останат последователни от част до част, MIM започва да има повече смисъл от машинната обработка на всяка част.
Роботите се озовават в приложения, където работят ден и нощ, седмица след седмица. Механичната структура вижда непрекъснато натоварване. Температурни колебания. Влажност. Мръсотия.
Титанът се справя добре с тези условия. Повърхностният слой, който се образува естествено във въздуха, е стабилен. Повредете повърхността и оксидният слой се реформира сам. Без покрития. Без-ретуши.
Аерокосмическата и медицинската промишленост разчитат на това от години-приложения, при които не можете да си позволите корозионни повреди. Роботите във фабрики, складове или обекти на открито имат същата грижа.
Показателите при умора също имат значение. Една става в ходещ робот изпитва напрежение всеки път, когато кракът кацне. През целия живот на машината това се натрупва до милиони цикли. Титанът се справя.
Никой не очаква титанът да се превърне в основен материал за всяка част от хуманоиден робот. Стоманата и алуминият ще продължат да се използват там, където имат смисъл-цена, възможност за производство, специфични изисквания за ефективност. Но за определени компоненти титанът предлага комбинация от свойства, които други материали не съвпадат.
Има приложения, при които ниското тегло, високата якост и издръжливостта трябва да бъдат разгледани заедно. В тези случаи титанът дава на инженерите опция, която другите материали не предоставят. Хуманоидната роботика дава на титана нова арена. Тъй като дизайнът става все по-усъвършенстван и производството продължава да се подобрява, титанът ще намери своето място в по-структурни и прецизни роли.
Не става дума за превземане на титан. Става въпрос за това, че титанът се показва на правилните места.
