Introducere în aplicarea PEEK în componentele structurale ale roboților (carcase, cadre)
În timpul procesului de cercetare și fabricație a roboților, componentele structurale servesc drept suport de bază, jucând un rol crucial în performanța, stabilitatea și extinderea scenariilor de aplicare ale roboților. Materialul PEEK, cu caracteristicile sale remarcabile, demonstrează avantaje de neegalat în domeniul carcaselor și cadrelor roboților, devenind treptat o forță motrice cheie pentru inovația industrială.
I. Analiza caracteristicilor materialului PEEK
Rezistență ridicată și rigiditate ridicată: PEEK posedă proprietăți mecanice excelente, cu rezistență la tracțiune și modul de încovoiere comparabile cu unele materiale metalice, oferind un suport structural fiabil pentru carcasele și cadrele roboților, asigurând menținerea unei forme stabile a robotului în condiții de lucru complexe, rezistând la impacturi și solicitări externe și garantând funcționarea în siguranță a componentelor interne de precizie.
Avantajul greutății reduse: Densitatea PEEK este de aproximativ 1,3 - 1,4 g/cm³, doar aproximativ jumătate din cea a aluminiului (aproximativ 2,7 g/cm³). Această caracteristică a greutății reduse este semnificativă pentru roboți, permițând utilizarea PEEK pentru fabricarea de carcase și structuri cu aceleași cerințe de rezistență, reducând semnificativ greutatea proprie a robotului. Luând ca exemplu roboții umanoizi, greutatea redusă ajută la îmbunătățirea flexibilității de mișcare, a vitezei de răspuns și a consumului de energie, prelungind durata de viață a bateriei și permițându-le să funcționeze mai bine în scenarii care necesită rezistență și mobilitate ridicate, cum ar fi operațiunile de service și salvare.
Rezistență la coroziune chimică: În diverse industrii, cum ar fi cea industrială, medicală și cea de prelucrare a alimentelor, roboții se confruntă adesea cu diverse substanțe chimice. Materialul PEEK are o rezistență puternică la soluții acide și alcaline, solvenți organici etc., prevenind eficient deteriorarea carcasei și a structurii din cauza coroziunii chimice, prelungind semnificativ durata de viață a robotului și asigurând o funcționare stabilă în medii chimice dure. De exemplu, în atelierele de producție chimică, roboții cu componente structurale din PEEK pot rezista efectelor corozive ale gazelor și lichidelor pentru o perioadă lungă de timp.
Stabilitate termică bună: PEEK poate menține performanțe stabile în medii cu temperaturi ridicate, cu o temperatură de tranziție vitroasă de aproximativ 143℃ și o temperatură de utilizare pe termen lung de aproximativ 240℃, putând chiar rezista la temperaturi mai ridicate pe termen scurt. Această caracteristică permite roboților să se adapteze la scenarii de funcționare la temperaturi ridicate, cum ar fi atelierele de sudură auto și manipularea materialelor la temperaturi ridicate, evitând deformarea structurală datorată schimbărilor de temperatură și afectând precizia și fiabilitatea robotului.
II. Exemple de aplicații și avantaje ale PEEK în carcasele roboților
Protecție și durabilitate sporite: Mediul de lucru al roboților industriali este adesea dur, cu coliziuni, frecare și praf, ulei și alți contaminanți. Utilizarea materialului PEEK pentru fabricarea carcasei, datorită rezistenței sale ridicate și rezistenței la uzură, poate rezista eficient coliziunilor externe și zgârieturilor, poate reduce uzura carcasei și poate preveni aderarea și erodarea prafului, uleiului și a altor substanțe, protejând componentele electronice interne și structurile mecanice, reducând probabilitatea defecțiunilor și îmbunătățind durabilitatea generală a robotului.
Flexibilitate sporită în proiectare: Materialul PEEK este ușor de procesat și de turnat, iar prin turnare prin injecție, turnare prin compresie etc., poate fi fabricat în carcase cu forme complexe și diverse. Acest lucru oferă un spațiu larg pentru proiectarea roboților, nu numai satisfăcând nevoile personalizate ale diferitelor industrii în ceea ce privește aspectul roboților, dar și optimizând performanța aerodinamică a carcasei, asigurând în același timp rezistența structurală, reducând rezistența la vânt și îmbunătățind eficiența robotului în timpul mișcării. De exemplu, unii roboți de service utilizează carcase PEEK simplificate, care sunt atât plăcute din punct de vedere estetic, cât și pot reduce zgomotul de funcționare.
Reducerea costurilor: Deși costul inițial al materialului PEEK este relativ ridicat, din perspectiva utilizării și întreținerii pe termen lung, performanța sa remarcabilă poate reduce semnificativ numărul de reparații ale roboților și frecvența de înlocuire a acestora, precum și costul total de utilizare. Totodată, materialul PEEK are o rată ridicată de utilizare a materialului în timpul procesării și poate fi integrat printr-un design optimizat pentru a reduce numărul de componente și procese de asamblare, economisind și mai mult costurile de producție.
III. Rezultate ale aplicațiilor și valoare în cadrele de lucru pentru roboți
Optimizarea performanței de susținere: Fiind componentă principală pentru susținere, cadrul robotului trebuie să aibă suficientă rezistență și rigiditate pentru a susține diverse componente și a transfera puterea. Rezistența și rigiditatea ridicate ale materialului PEEK asigură că cadrul poate suporta stabil greutatea robotului și poate rezista eficient la răsucire și deformare în timpul mișcării, garantând precizia și stabilitatea mișcărilor articulare ale robotului. Luând ca exemplu roboții industriali cu articulații multiple, cadrul PEEK poate permite robotului să mențină un control bun al posturii în timpul funcționării la viteză mare și la funcționarea de înaltă precizie.
Realizarea unei mișcări ușoare și eficiente: Cadrul PEEK ușor poate reduce semnificativ inerția robotului, făcându-l mai agil în timpul pornirii, opririi și virajelor și având o viteză de răspuns mai rapidă. Acest lucru este important în special pentru roboții care trebuie să efectueze acțiuni rapide frecvent, cum ar fi roboții de sortare și roboții de manipulare logistică, care pot crește semnificativ eficiența muncii, reducând în același timp consumul de energie și costurile de operare.
Adaptarea la structuri articulare complexe: Odată cu dezvoltarea tehnologiei robotice, structurile articulare devin din ce în ce mai complexe, iar materialele impun cerințe mai mari de adaptabilitate. Performanța bună de prelucrare a materialului PEEK permite fabricarea unor componente de cadru care se potrivesc perfect structurilor articulare complexe, asigurând fluiditatea și flexibilitatea mișcărilor articulare. De exemplu, în cadrul membrelor roboților umanoizi, materialul PEEK poate fi personalizat și prelucrat în funcție de caracteristicile de mișcare ale articulațiilor, obținând o imitație mai naturală și mai flexibilă a mișcărilor.
