Титанијум је већи део свог индустријског века провео на местима где су перформансе материјала важније од цене материјала. Структуре авиона, компоненте мотора и медицински имплантати ослањају се на титанијум из истих основних разлога: ниске густине, велике чврстоће и одличне отпорности на корозију.
Тај скуп захтева је нешто што је титанијум раније видео. Структурни делови у роботу виде поновљена оптерећења. Морају тачно да држе позицију током времена. И треба да остану лагани. Титанијум одговара том скупу захтева једнако природно као што се уклапа у оквир авиона.
Ово су услови за које је титанијум првенствено развијен.
Хуманоидни робот може споља да изгледа као електронски производ, али његова механичка структура одређује велики део његових могућности у стварном{0}}свету. Оквири, носачи зглобова, спојни делови и кућишта актуатора изложени су непрекидном померању током рада. Сваки корак, досег и заокрет стављају стрес у структуру-стрес који се временом повећава.
Ово чини избор конструкцијског материјала посебно важним.
Зашто титанијум привлачи пажњу у роботским структурама
О смањењу тежине се стално говори у мобилним системима, и то са добрим разлогом. Гурните тежу структуру кроз циклус ходања и потребно вам је више снаге од мотора, више капацитета од батерија, више обртног момента из зглобова. Челик има снагу и доступност за то-што га држи свуда. Алуминијум штеди тежину и то га чини популарним. Али када су вам потребна сва три-мала тежина, висока чврстоћа и отпорност на замор-листа кандидата постаје кратка.
Титанијум има густину око шездесет процената челика. Чврстоћа је блиска многим челицима високе{1}}врсте. Та комбинација вам омогућава да смањите тежину компоненте без губитка механичких перформанси. Зглобови, потпорни носачи, покретне везе-делови који се понављају учитавање-имају директну корист од овога.
Одсеците масу из једног дела и остатак система то осети. Мање инерције значи мање силе за убрзање и успоравање. Мотори троше мање струје. Преноси раде са мање напрезања. Покрените истог робота кроз хиљаде циклуса покрета и те мале уштеде по-циклусу почињу да доприносе-бољој ефикасности, дужи животни век компоненте.
Алати за дизајн су прошли еру једноставних обрађених облика. Савремени софтвер за симулацију мапира путање оптерећења кроз део. Можете видети где силе улазе, а где излазе. То вам говори где да држите материјал и где можете да га исечете.
Однос снаге-и-титанијума снаге мења оно што можете да урадите са геометријом. Можете поставити тање зидове, отворити шупље делове, обликовати облике који не би функционисали у алуминијуму или челику-и да и даље имате део који остаје крут.
За роботске апликације, овај приступ се може користити у структуралним оквирима, спојним компонентама, носачима актуатора и другим прецизним деловима где тежина и снага треба да буду избалансирани.
Технологија производње шири примену титанијума
Техничке предности титанијума никада нису биле упитне. Баријера је увек била обрада. Упоредите га са челиком или алуминијумом и разлика је јасна. Титанијум је топлији на ивици сечења. Алати се брже троше. Производња тече спорије.
То се ипак мења. Адитивна производња је отворила нове начине за производњу компоненти од титанијума са унутрашњим структурама које машинска обрада никада није могла да створи-решеткасте дизајне, интегрисане носаче, делове који комбинују функције које су некада захтевале склапање. Роботске апликације захтевају компактне дизајне који и даље издрже под оптерећењем. Адитивна производња са титанијумом приближава вас испуњавању оба ова захтева истовремено.
За мање прецизне делове, бризгање метала нуди другачији пут напред. Када се производња повећа и димензије морају да остану конзистентне од дела до дела, МИМ почиње да има више смисла од машинске обраде сваког комада.
Роботи завршавају у апликацијама у којима раде дан и ноћ, из недеље у недељу. Механичка структура види континуирано оптерећење. Промене температуре. Влажност. Прљавштина.
Титанијум добро подноси ове услове. Површински слој који се природно формира у ваздуху је стабилан. Оштећују површину и сами се реформишу оксидни слој. Без премаза. Без поправки{4}}.
Ваздухопловство и медицинска индустрија се годинама ослањају на ово-апликације где не можете себи приуштити кварове због корозије. Роботи у фабрикама, складиштима или отвореним локацијама имају исту бригу.
Учинак умора је такође важан. Зглоб у роботу који хода види стрес сваки пут када стопало слети. Током животног века машине, то чини милионе циклуса. Титанијум се носи са тим.
Нико не очекује да ће титанијум постати основни материјал за сваки део хуманоидног робота. Челик и алуминијум ће остати у употреби тамо где имају смисла-цена, производност, специфични захтеви за перформансе. Али за одређене компоненте, титанијум нуди комбинацију особина које други материјали не одговарају.
Постоје апликације у којима мала тежина, висока чврстоћа и издржљивост морају бити решени заједно. У тим случајевима, титанијум даје инжењерима опцију коју други материјали не пружају. Хуманоидна роботика даје титанијуму нову арену. Како дизајн буде све софистициранији, а производња наставља да се побољшава, титанијум ће наћи свој пут у структуралне и прецизније улоге.
Не ради се о преузимању титанијума. Ради се о томе да се титанијум појављује на правим местима.
