越來越多(duō)的(de)機器人開始使用碳纖維複合材料,采用這種(zhǒng)高(gāo)新複合材料代(dài)替傳統金屬材料(liào)製作機器人零部件,例如機器人關節、機械手臂、手臂連杆等可以(yǐ)幫助機器人顯著減輕自重,降低慣量,提高操(cāo)作速度,降低撓度。另外,碳纖維(wéi)複合(hé)材料蠕變(biàn)小,采用其製作關鍵操作部位,有助於提高機器人的控(kòng)製精度。
(圖示:碳纖維機械臂(bì)產品)
蘇州挪(nuó)恩複合材料在碳纖(xiān)維機(jī)械臂產品方麵擁有豐富研究成果,結合挪(nuó)恩複材自身的實際製作經(jīng)驗,來簡單介紹一下碳纖維複合材料在機器人這一領域中的應用方向。
選擇(zé)合適的材料性能(néng)以便滿足服役條件
目(mù)前市場(chǎng)上,大部分的碳纖維複合材料(liào)都是環氧樹脂類(lèi)碳纖維複材,事實上,碳纖維複合材料的種類非常多,物理化學性(xìng)質存在一定的差異,性能表現也各不相同。從增強體碳纖維來說(shuō),就有短切、粉末、連續之分,型號不同強(qiáng)度、模量(liàng)也(yě)不同;從樹脂(zhī)基體(tǐ)來說,可以分熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類,其中涉及的(de)常用樹脂類型高達數十種。
除此之外,複合材料還會根據(jù)實際需要添加其它成分(fèn)。因此,碳纖(xiān)維複合材料是一個很籠統的(de)名(míng)稱,實際性能也(yě)不一而論。例如,常見的環氧類樹脂基碳纖(xiān)維複(fù)合材料具有易燃性,在高溫等環境下(xià)就不適用,在這(zhè)類特殊工作環境下使(shǐ)用碳纖維複(fù)合材料(liào),就必須(xū)選擇具有阻(zǔ)燃(rán)功能的。
多材料的一體化(huà)應用提升整體性價比
碳纖維複合材料雖(suī)然好,但是價(jià)格昂貴,而且也並不是適用於機器人的任(rèn)何一個部位,機器人的不同(tóng)結構、不同位置和不同(tóng)功用對材料的要求各不(bú)相同,在(zài)碳(tàn)纖維(wéi)複合材料的應(yīng)用過程中,應該和其它種類的材料協調使用。
例如,機器人關節需要承受高運轉工作負荷,磨(mó)損大、應力大、載荷也相應較大,在這一(yī)部分,如果能使用碳纖維(wéi)複(fù)合材料替代傳統的金屬材料,不僅可以滿足應用需求,更有助於實現(xiàn)輕量(liàng)化目標。在承載要求不高(gāo)的部位盡量采用蜂窩或中空結構,可以充分發揮出碳纖維複合材料的(de)輕(qīng)量化優勢。
www.91複材建議,不同材料(liào)如何選擇(zé)、如何搭配使用,如何實現結構最優(yōu)化,這就(jiù)需要在機器人的設計(jì)時充(chōng)分考慮到多方(fāng)麵的因素,包括材料的性能、成(chéng)本、運行要(yào)求等等。
合理的設計將有效提升應用價值
碳纖維複合材料的力學性(xìng)能可以通過合理的設計進行有效的提升,合理的設計(jì)既包括對材料的設計,也包括對(duì)成(chéng)品結構的設計。無錫智(zhì)上強調,不同的成型工藝對碳纖維複合材(cái)料成品的影響是直接的。在製造過程(chéng)中,如(rú)果能對碳纖維預(yù)浸料的鋪層設計(jì)進行優(yōu)化,就可以達到近似零熱變形的實際效果,這將顯(xiǎn)著(zhe)降低機械臂的變形率,提升其整體性能。
碳纖維複合材料(liào)強度很大(dà),但(dàn)是它並非(fēi)沒有缺陷,例如它的軸向抗拉強度極大,但是(shì)縱向上卻很容易撕(sī)裂,所以必(bì)須通(tōng)過相應的應力計算(suàn)方能使其應用具備可靠性和(hé)安全性(xìng)。另一(yī)方(fāng)麵,科學的(de)計算有助於提升碳纖維複合材料在(zài)機器人(rén)中的應用價值。
如在為一些高端設備提供零部件定製服務時,當零部件在結構強度(dù)等方麵有非常高的要求時,www.91複材會為客戶提供有限元分(fèn)析,在滿足客戶的特殊需求的同時,提升碳纖維複合材(cái)料零(líng)部件的市場競爭力。