Titan đã dành phần lớn cuộc đời công nghiệp của mình ở những nơi mà hiệu suất vật liệu quan trọng hơn chi phí vật liệu. Cấu trúc máy bay, linh kiện động cơ và thiết bị cấy ghép y tế đều dựa vào titan vì những lý do cơ bản giống nhau: mật độ thấp, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Những yêu cầu đó là điều mà titan đã từng thấy trước đây. Các bộ phận kết cấu trong robot chịu tải lặp đi lặp lại. Họ phải giữ vị trí chính xác theo thời gian. Và họ cần phải giữ ánh sáng. Titanium phù hợp với những yêu cầu đó một cách tự nhiên cũng như phù hợp với khung máy bay.
Đây là những loại điều kiện mà titan được phát triển ngay từ đầu.
Robot hình người nhìn từ bên ngoài có thể trông giống một sản phẩm điện tử nhưng cấu trúc cơ khí của nó quyết định phần lớn khả năng trong thế giới thực của nó. Các khung, giá đỡ khớp nối, các bộ phận kết nối và vỏ bộ truyền động phải chịu chuyển động liên tục trong quá trình vận hành. Mỗi bước đi, tầm với và vòng xoắn đều tạo áp lực lên cấu trúc-căng thẳng tích tụ theo thời gian.
Điều này làm cho việc lựa chọn vật liệu kết cấu đặc biệt quan trọng.
Tại sao Titanium thu hút sự chú ý trong các cấu trúc robot
Việc giảm cân được nhắc đến liên tục trên các hệ thống di động và vì lý do chính đáng. Đẩy một cấu trúc nặng hơn qua một chu trình đi bộ và bạn cần nhiều năng lượng hơn từ động cơ, nhiều công suất hơn từ pin, nhiều mô-men xoắn hơn từ các khớp. Thép có độ bền và tính sẵn sàng-giúp thép có thể ở khắp mọi nơi. Nhôm giúp tiết kiệm trọng lượng và điều đó làm cho nó trở nên phổ biến. Nhưng khi bạn cần cả ba-trọng lượng thấp, sức mạnh cao và khả năng chống mỏi- thì danh sách ứng viên sẽ ngắn lại.
Titan có mật độ khoảng 60% thép. Độ bền có ở hầu hết các loại thép có độ bền-cao. Sự kết hợp đó cho phép bạn giảm trọng lượng của một bộ phận mà không làm giảm hiệu suất cơ học. Các khớp nối, giá đỡ, liên kết di chuyển-các bộ phận chịu tải lặp lại-được hưởng lợi trực tiếp từ việc này.
Cắt khối lượng từ một bộ phận và phần còn lại của hệ thống sẽ cảm nhận được điều đó. Quán tính ít hơn có nghĩa là lực tăng và giảm tốc ít hơn. Động cơ tiêu thụ ít dòng điện hơn. Hộp số chạy ít căng thẳng hơn. Chạy cùng một rô-bốt qua hàng nghìn chu kỳ chuyển động và những khoản tiết kiệm nhỏ trên mỗi{4}}chu kỳ đó bắt đầu mang lại hiệu suất-tốt hơn, tuổi thọ linh kiện dài hơn.
Các công cụ thiết kế đã vượt qua thời đại của những hình dạng được gia công đơn giản. Phần mềm mô phỏng hiện đại ánh xạ đường dẫn tải qua một chi tiết. Bạn có thể thấy lực đi vào và thoát ra ở đâu. Điều đó cho bạn biết nơi để giữ vật liệu và nơi bạn có thể cắt nó đi.
Tỷ lệ độ bền-trên-trọng lượng của titan thay đổi những gì bạn có thể thực hiện với hình học. Bạn có thể chạy các bức tường mỏng hơn, mở các phần rỗng, tạo hình các dạng không phù hợp bằng nhôm hoặc thép-mà vẫn có một bộ phận vẫn cứng.
Đối với các ứng dụng robot, phương pháp này có thể được sử dụng trong các khung kết cấu, các bộ phận khớp nối, bộ phận hỗ trợ bộ truyền động và các bộ phận chính xác khác, nơi cần cân bằng trọng lượng và độ bền.
Công nghệ sản xuất đang mở rộng các ứng dụng Titan
Ưu điểm kỹ thuật của Titanium chưa bao giờ bị nghi ngờ. Rào cản luôn được xử lý. So sánh nó với thép hoặc nhôm và sự khác biệt là rõ ràng. Titanium chạy nóng hơn ở lưỡi cắt. Dụng cụ mòn nhanh hơn. Sản xuất di chuyển chậm hơn.
Tuy nhiên, điều đó đang thay đổi. Sản xuất bồi đắp đã mở ra những cách mới để sản xuất các bộ phận titan có cấu trúc bên trong mà việc gia công không bao giờ có thể tạo ra-thiết kế dạng lưới, giá đỡ tích hợp, các bộ phận kết hợp các chức năng trước đây cần phải lắp ráp. Các ứng dụng robot đòi hỏi thiết kế nhỏ gọn nhưng vẫn chịu được tải. Sản xuất bồi đắp bằng titan giúp bạn tiến gần hơn đến việc đáp ứng cả hai yêu cầu đó cùng một lúc.
Đối với các bộ phận có độ chính xác nhỏ hơn, Đúc phun kim loại mang lại một con đường khác về phía trước. Khi quá trình sản xuất ngày càng lớn hơn và kích thước cần phải nhất quán từ bộ phận này sang bộ phận khác, MIM bắt đầu có ý nghĩa hơn là gia công từng chi tiết.
Robot cuối cùng được đưa vào các ứng dụng, nơi chúng hoạt động cả ngày lẫn đêm, tuần này qua tuần khác. Cấu trúc cơ khí thấy tải liên tục. Sự dao động nhiệt độ. Độ ẩm. Bụi bẩn.
Titanium xử lý tốt các điều kiện này. Lớp bề mặt hình thành tự nhiên trong không khí ổn định. Làm hỏng bề mặt và lớp oxit tự cải tổ. Không có lớp phủ. Không cần chạm vào.
Các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và y tế đã dựa vào điều này trong nhiều năm-các ứng dụng mà bạn không thể chấp nhận được các hư hỏng do ăn mòn. Robot trong nhà máy, nhà kho hoặc các địa điểm ngoài trời cũng có mối quan tâm tương tự.
Hiệu suất mệt mỏi cũng quan trọng. Một khớp trong robot biết đi sẽ chịu áp lực mỗi khi chân tiếp đất. Trong suốt vòng đời của máy, con số đó có thể lên tới hàng triệu chu kỳ. Titan xử lý nó.
Không ai mong đợi titan sẽ trở thành vật liệu mặc định cho mọi bộ phận của robot hình người. Thép và nhôm sẽ tiếp tục được sử dụng ở những nơi có-chi phí hợp lý, khả năng sản xuất, yêu cầu hiệu suất cụ thể. Nhưng đối với một số thành phần nhất định, titan mang lại sự kết hợp các đặc tính mà các vật liệu khác không sánh được.
Có những ứng dụng mà trọng lượng thấp, độ bền cao và độ bền đều phải được giải quyết cùng nhau. Trong những trường hợp đó, titan mang đến cho các kỹ sư một lựa chọn mà các vật liệu khác không có. Robot hình người đang mang đến cho titan một đấu trường mới. Khi các thiết kế ngày càng phức tạp hơn và quá trình sản xuất tiếp tục được cải thiện, titan sẽ tìm được đường vào các vai trò có cấu trúc và độ chính xác cao hơn.
Đây không phải là về việc titan tiếp quản. Đó là về việc titan xuất hiện ở đúng nơi.
