Titan je preživel večino svoje industrijske življenjske dobe na mestih, kjer je zmogljivost materiala pomembnejša od stroškov materiala. Strukture letal, komponente motorjev in medicinski vsadki so odvisni od titana iz istih osnovnih razlogov: nizka gostota, visoka trdnost in odlična odpornost proti koroziji.
Ta nabor zahtev je nekaj, kar je titan videl že prej. Strukturni deli v robotu vidijo ponavljajoče se obremenitve. Sčasoma morajo natančno zadržati položaj. In morajo ostati lahki. Titan ustreza tem zahtevam tako naravno, kot se prilega letalskemu ogrodju.
To so pogoji, za katere je bil titan sploh razvit.
Humanoidni robot je morda od zunaj videti kot elektronski izdelek, vendar njegova mehanska zgradba določa večino njegovih-zmogljivosti v resničnem svetu. Okvirji, nosilci sklepov, povezovalni deli in ohišja aktuatorjev so med delovanjem izpostavljeni nenehnemu gibanju. Vsak korak, doseg in zasuk obremeni strukturo-stres, ki se sčasoma kopiči.
Zaradi tega je izbira konstrukcijskega materiala še posebej pomembna.
Zakaj titan pritegne pozornost v robotskih strukturah
V mobilnih sistemih se nenehno govori o zmanjšanju telesne teže in to z dobrim razlogom. Če potisnete težjo konstrukcijo skozi cikel hoje, potrebujete več moči motorjev, večjo zmogljivost baterij in več navora sklepov. Jeklo ima moč in razpoložljivost-, ki ga obdržita povsod. Aluminij prihrani težo, zaradi česar je priljubljen. Ko pa potrebujete vse tri-nizko težo, visoko trdnost in odpornost na utrujenost-se seznam kandidatov skrajša.
Titan ima približno šestdeset odstotkov gostote jekla. Trdnost je približna mnogim-jeklom visoke trdnosti. Ta kombinacija vam omogoča zmanjšanje teže komponente brez izgube mehanske zmogljivosti. Spoji, podporni nosilci, gibljive povezave-deli, ki so izpostavljeni ponavljajočim se obremenitvam-imajo od tega neposredne koristi.
Odrežite maso iz enega dela in preostali sistem to občuti. Manjša vztrajnost pomeni manjšo silo za pospeševanje in zaviranje. Motorji porabijo manj toka. Menjalnik deluje z manjšo obremenitvijo. Poganjajte istega robota skozi tisoče ciklov gibanja in ti majhni prihranki na-cikel začnejo seštevati-boljšo učinkovitost in daljšo življenjsko dobo komponent.
Orodja za oblikovanje so prešla dobo preprostih strojno obdelanih oblik. Sodobna programska oprema za simulacijo preslika poti obremenitve skozi del. Vidite lahko, kje sile vstopajo in kje izstopajo. To vam pove, kje hranite material in kje ga lahko odrežete.
Razmerje med trdnostjo-in-težo titana spremeni tisto, kar lahko naredite z geometrijo. Lahko naredite tanjše stene, odprete votle dele, oblikujete oblike, ki ne bi delovale v aluminiju ali jeklu-in še vedno imate del, ki ostane tog.
Za robotske aplikacije je ta pristop mogoče uporabiti v strukturnih okvirih, spojnih komponentah, nosilcih aktuatorjev in drugih natančnih delih, kjer je treba uravnotežiti težo in moč.
Proizvodna tehnologija širi uporabo titana
Tehnične prednosti titana nikoli niso bile vprašljive. Pregrada je bila vedno obdelana. Primerjajte ga z jeklom ali aluminijem in razlika je očitna. Titan se bolj segreje na rezalnem robu. Orodje se obrabi hitreje. Proizvodnja teče počasneje.
Vendar se to spreminja. Aditivna proizvodnja je odprla nove načine za proizvodnjo komponent iz titana z notranjimi strukturami, ki jih strojna obdelava nikoli ne bi mogla ustvariti-mrežastih zasnov, integriranih nosilcev, delov, ki združujejo funkcije, ki so včasih zahtevale sestavljanje. Robotske aplikacije zahtevajo kompaktne zasnove, ki še vedno vzdržijo obremenitev. Aditivna proizvodnja s titanom vas približa izpolnjevanju obeh zahtev hkrati.
Za manjše natančne dele ponuja brizganje kovin drugačno pot naprej. Ko se proizvodne serije povečajo in morajo dimenzije ostati dosledne od dela do dela, postane MIM bolj smiseln kot strojna obdelava vsakega kosa.
Roboti končajo v aplikacijah, kjer tečejo dan in noč, teden za tednom. Mehanska struktura vidi stalno obremenitev. Temperaturna nihanja. Vlažnost. Umazanija.
Titan dobro prenaša te pogoje. Površinska plast, ki se naravno oblikuje v zraku, je stabilna. Poškoduje površino in oksidna plast se sama preoblikuje. Brez premazov. Brez-popravkov.
Letalska in vesoljska industrija se že leta zanašata na to-aplikacije, kjer si ne morete privoščiti okvar zaradi korozije. Enako skrbijo roboti v tovarnah, skladiščih ali na zunanjih lokacijah.
Pomembna je tudi učinkovitost utrujenosti. Sklep v hodečem robotu opazi stres vsakič, ko noga pristane. V življenjski dobi stroja se to znese na milijone ciklov. Titanium to obvlada.
Nihče ne pričakuje, da bo titan postal privzeti material za vsak del humanoidnega robota. Jeklo in aluminij bosta ostala v uporabi tam, kjer sta smiselna-cena, izdelovalnost, posebne zahteve glede učinkovitosti. Toda za nekatere komponente titan ponuja kombinacijo lastnosti, ki jih drugi materiali ne dosegajo.
Obstajajo aplikacije, kjer je treba skupaj obravnavati majhno težo, visoko trdnost in vzdržljivost. V teh primerih daje titan inženirjem možnost, ki je drugi materiali ne ponujajo. Humanoidna robotika daje titanu novo prizorišče. Ko so dizajni vse bolj izpopolnjeni in se proizvodnja še naprej izboljšuje, bo titan našel pot v bolj strukturne in natančne vloge.
Ne gre za prevzem titana. Gre za titan, ki se pojavi na pravih mestih.
