Titan je većinu svog industrijskog vijeka proveo na mjestima gdje je učinak materijala važniji od cijene materijala. Strukture zrakoplova, komponente motora i medicinski implantati oslanjaju se na titan iz istih osnovnih razloga: niske gustoće, velike čvrstoće i izvrsne otpornosti na koroziju.
Taj je skup zahtjeva nešto što je titan već vidio. Strukturni dijelovi u robotu vide ponovljena opterećenja. Moraju točno zadržati položaj tijekom vremena. I trebaju ostati lagani. Titan odgovara tom skupu zahtjeva jednako prirodno kao što odgovara konstrukciji zrakoplova.
Ovo su uvjeti za koje je titan prvenstveno razvijen.
Humanoidni robot izvana može izgledati kao elektronički proizvod, ali njegova mehanička struktura određuje velik dio njegovih-mogućnosti u stvarnom svijetu. Okviri, zglobni nosači, spojni dijelovi i kućišta pokretača izloženi su kontinuiranom pomicanju tijekom rada. Svaki korak, doseg i uvijanje stvara stres u strukturi-stres koji se nakuplja tijekom vremena.
Zbog toga je izbor konstrukcijskog materijala posebno važan.
Zašto titan privlači pozornost u robotskim strukturama
O smanjenju tjelesne težine stalno se govori u mobilnim sustavima, i to s dobrim razlogom. Gurajte težu strukturu kroz ciklus hodanja i treba vam više snage iz motora, više kapaciteta iz baterija, više okretnog momenta iz zglobova. Čelik ima snagu i dostupnost-koje ga drže posvuda. Aluminij smanjuje težinu i to ga čini popularnim. Ali kada trebate sva tri-mala težina, velika čvrstoća i otpornost na zamor-popis kandidata postaje kratak.
Titan ima gustoću oko šezdeset posto čelika. Čvrstoća je približna mnogim-čelicima visoke čvrstoće. Ta vam kombinacija omogućuje smanjenje težine komponente bez gubitka mehaničkih performansi. Spojevi, potporni nosači, pokretne veze-dijelovi koji podnose opetovano opterećenje-imaju izravnu korist od toga.
Izrežite masu s jednog dijela i ostatak sustava to osjeti. Manja inercija znači manju silu za ubrzanje i usporavanje. Motori troše manje struje. Mjenjači rade s manje napora. Provedite istog robota kroz tisuće ciklusa kretanja i te male u-uštede po ciklusu počinju se zbrajati-boljoj učinkovitosti, duljem životnom vijeku komponenti.
Alati za dizajn prošli su eru jednostavnih strojno obrađenih oblika. Moderni softver za simulaciju preslikava staze učitavanja kroz dio. Možete vidjeti gdje sile ulaze i gdje izlaze. To vam govori gdje držati materijal i gdje ga možete odrezati.
Omjer čvrstoće-i-težine titana mijenja ono što možete učiniti s geometrijom. Možete izvoditi tanje zidove, otvoriti šuplje dijelove, oblikovati oblike koji ne bi funkcionirali u aluminiju ili čeliku-i svejedno imati dio koji ostaje krut.
Za robotske primjene, ovaj se pristup može koristiti u strukturnim okvirima, spojnim komponentama, osloncima aktuatora i drugim preciznim dijelovima gdje je potrebno uravnotežiti težinu i snagu.
Tehnologija proizvodnje proširuje primjenu titana
Tehničke prednosti Titana nikad nisu bile upitne. Barijera je uvijek bila obrada. Usporedite ga s čelikom ili aluminijem i razlika je jasna. Titan se zagrijava na oštrici. Alati se brže troše. Proizvodnja ide sporije.
To se ipak mijenja. Dodatna proizvodnja otvorila je nove načine za proizvodnju komponenti od titana s unutarnjim strukturama koje strojna obrada nikada ne bi mogla stvoriti-rešetkaste dizajne, integrirane nosače, dijelove koji kombiniraju funkcije koje su prije zahtijevale sastavljanje. Primjene u robotici zahtijevaju kompaktne dizajne koji još uvijek mogu izdržati pod opterećenjem. Dodatna proizvodnja s titanom približava vas ispunjavanju oba ta zahtjeva odjednom.
Za manje precizne dijelove, metalno brizganje nudi drugačiji put naprijed. Kada proizvodne serije postanu veće i dimenzije moraju ostati dosljedne od dijela do dijela, MIM počinje imati više smisla od strojne obrade svakog komada.
Roboti završe u aplikacijama u kojima rade dan i noć, tjedan za tjednom. Mehanička struktura doživljava kontinuirano opterećenje. Oscilacije temperature. Vlažnost. Prljavština.
Titan dobro podnosi ove uvjete. Površinski sloj koji se prirodno stvara u zraku je stabilan. Oštećuje površinu i oksidni sloj se sam od sebe obnavlja. Bez premaza. Nema popravka-.
Zrakoplovna i medicinska industrija godinama se oslanjaju na ovo-primjene u kojima si ne možete priuštiti kvarove zbog korozije. Istu zabrinutost imaju i roboti u tvornicama, skladištima ili na vanjskim mjestima.
Učinak umora također je važan. Zglob kod hodajućeg robota doživljava stres svaki put kada stopalo sleti. Tijekom životnog vijeka stroja, to se zbraja u milijune ciklusa. Titanium to rješava.
Nitko ne očekuje da će titan postati zadani materijal za svaki dio humanoidnog robota. Čelik i aluminij ostat će u upotrebi tamo gdje imaju smisla-cijena, mogućnost izrade, zahtjevi za specifičnim performansama. Ali za određene komponente titan nudi kombinaciju svojstava s kojima drugi materijali ne odgovaraju.
Postoje primjene u kojima se mala težina, velika čvrstoća i izdržljivost moraju uzeti u obzir zajedno. U tim slučajevima titan daje inženjerima mogućnost koju drugi materijali ne pružaju. Humanoidna robotika daje titanu novu arenu. Kako dizajn postaje sve sofisticiraniji, a proizvodnja se nastavlja poboljšavati, titan će pronaći svoj put u više strukturnih i preciznih uloga.
Ne radi se o preuzimanju titana. Radi se o tome da se titan pojavljuje na pravim mjestima.
