Tulang Punggung Ultra-Tangguh Robot Humanoid: Paduan Titanium

Dengan diluncurkannya produk seperti Tesla Optimus Gen3, Huawei Kuafu dan UBtech Walker X, industri telah memasuki babak baru. Robot humanoid memiliki persyaratan pergerakan, daya tahan, dan stabilitas yang sangat tinggi, dan logam tradisional hampir tidak dapat memenuhi persyaratan tersebut.Paduan titaniumtelah memperluas penerapannya dari industri dirgantara hingga robot humanoid, menjadi material "kerangka" utama yang menentukan akurasi gerakan, kapasitas beban, dan masa pakai robot.

 

 

Inti dari desain robot humanoid adalah untuk mencapai keseimbangan antara-kinerja mirip manusia dan performa tinggi: gerakan fleksibel, kokoh dan andal, serta desain ringan untuk mengurangi beban motor dan meningkatkan daya tahan.

 

Kekuatan Spesifik Tinggi

Kekuatannya mendekati baja, sedangkan kepadatannya hanya 60% baja. Misalnya, UBtech Walker X mengadopsi rangka paduan titanium dengan berat total hanya 55kg; jika baja digunakan sebagai gantinya, bobotnya akan melebihi 80kg, sehingga menyebabkan penurunan fleksibilitas yang signifikan.

 

Ketahanan Lelah dan Korosi

Paduan titanium dapat menahan puluhan ribu-rotasi sambungan berfrekuensi tinggi, dengan masa lelah tiga kali lipat dari baja tahan karat, sehingga memastikan pengoperasian-jangka panjang yang stabil. Mereka juga memiliki ketahanan terhadap korosi yang sangat baik, sehingga cocok untuk lingkungan yang kompleks.

 

Biokompatibilitas yang Baik

Mereka tidak-menolak jaringan manusia, sehingga cocok untuk skenario interaksi-manusia dengan mesin seperti robot rehabilitasi medis dan kerangka luar, serta berfungsi sebagai bahan utama untuk mewujudkan simbiosis-mesin manusia.

 

Kompatibilitas Proses yang Kuat

Paduan titanium dapat dibuat menjadi bagian struktural yang kompleks melalui pencetakan 3D, cetakan injeksi logam, dan proses lainnya. Selain itu, bahan-bahan tersebut bersifat non-magnetik dan tidak akan mengganggu keakuratan sensor dan sistem kontrol.

 

Bagian paduan titanium pada robot huamoid

 

 

Beban-Rangka Bantalan dan Sambungan Inti

Rangka-beban dan sambungan inti adalah skenario aplikasi paling inti dari paduan titanium, yang secara langsung menentukan kapasitas beban dan fleksibilitas pergerakan robot humanoid. Bagian-bagian seperti tulang belakang, pinggul, dan lutut robot harus memenuhi persyaratan kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, dan ringan pada saat yang bersamaan, menjadikan paduan titanium sebagai pilihan material yang optimal.

 

Tesla Optimus Gen3 mengadopsi tulang belakang paduan titanium yang dibentuk secara integral melalui pencetakan 3D, dengan kekuatannya meningkat sebesar 20% dibandingkan dengan struktur tradisional; sambungan pinggul dan lututnya menggunakan roda gigi paduan Ti-6Al-4V dan struktur berongga, sehingga mencapai pengurangan berat sebesar 40% untuk satu sambungan dan masa pakai kelelahan tiga kali lipat dari baja tahan karat tradisional.

 

Komponen Transmisi dan Aktuasi Presisi

Dalam komponen transmisi dan aktuasi presisi robot, paduan titanium dapat secara signifikan meningkatkan akurasi gerakan dan daya tahan

Dalam hal efektor akhir, tangan bionik Festo dari Jerman menggunakan foil titanium 0,1 mm untuk mengemas sensor sentuhan, yang menawarkan efek pelindung elektromagnetik yang sangat baik dan 30% lebih tipis dari foil paduan aluminium; susunan sensor tekanan fleksibel berbasis titanium-yang dikembangkan oleh Institut Otomasi Shenyang dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok memiliki resolusi 5μm dan telah diterapkan pada modul sentuhan ujung jari Xiaomi CyberOne, memungkinkan genggaman yang tepat.

 

Mengandalkan proses MIM, paduan titanium dapat digunakan untuk menghasilkan roda gigi mikro dengan diameter kurang dari 20 mm, beradaptasi dengan struktur kompleks tangan yang cekatan, mewujudkan gerakan multi-derajat-kebebasan-di ruang sempit, dan menyeimbangkan desain ringan dan fleksibilitas tinggi.

 

Adaptasi Skenario Khusus

Untuk komponen yang-berkontak jangka panjang dengan tubuh manusia, seperti lengan operasi robot rehabilitasi medis dan stent sendi yang dapat ditanamkan, digunakan paduan titanium khusus seperti Ti6Al7Nb.

 

Titanium Gr7-paduan paladium tahan terhadap korosi dengan mengurangi media asam, sehingga cocok untuk robot khusus kimia;

Ti5Al2.5Sn memiliki performa-suhu rendah yang luar biasa, mempertahankan ketangguhan bahkan pada suhu -253 derajat . Robot berkaki empat kutub TX3 dari Titanobotics dari Norwegia mengadopsi kerangka paduan titanium ini dan dapat melakukan pemantauan gletser terus menerus selama 72 jam pada suhu -58 derajat di Greenland.

 

 

Ti6Al4V-tujuan umum (Gr5): Ini mencapai keseimbangan optimal antara kekuatan dan biaya, dengan pencetakan 3D yang matang, proses pemesinan dan penempaan, dan digunakan di sebagian besar komponen-penahan beban inti.

 

Ti6Al4V ELI (Gr5 Interstisial Ekstra Rendah): Dengan kandungan pengotor yang lebih rendah, ketangguhan benturannya meningkat sebesar 30% pada -40 derajat, sehingga cocok untuk skenario suhu rendah-laut dalam,-kelelahan tinggi, dan benturan tinggi seperti flexspline harmonik dan gripper robot medis.

 

Ti10V2Fe3Al berkekuatan tinggi-: Dirancang untuk skenario-beban tinggi dan-torsi tinggi, ini digunakan pada roda gigi transmisi robot yang presisi dan sambungan-beban pada kaki robot-tugas berat.

 

Paduan titanium-elastisitas tinggi dan-modulus rendah (misalnya, TiNbTa, Ti24Nb4Zr8Sn): Modulus elastisitasnya mendekati modulus tulang manusia, dengan fleksibilitas dan biokompatibilitas yang luar biasa. Mereka sebagian besar digunakan pada sambungan bionik, aktuator fleksibel, dan komponen struktural robot yang dapat dipakai, yang dapat mengurangi benturan dan meningkatkan kepatuhan gerakan.

 

 

Ruihang Group terutama memproduksi bahan mentah untuk manufaktur presisi Anda. Untuk lebih jelasnya, silakan hubungi kami ke email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com