Επαναστατική ρομποτική: μειώστε την κατανάλωση ενέργειας κατά 90%!

Επαναστατική ρομποτική: μειώστε την κατανάλωση ενέργειας κατά 90%!

Από τις 31 Μαρτίου έως τις 4 Απριλίου 2025, το Hannover Messe θα είναι ο χώρος για καινοτόμες τεχνολογίες ρομπότ, που παρουσιάζονται από τους καθηγητές Stefan Seelecke και Paul Motzki από το Πανεπιστήμιο του Σάαρλαντ. Στην Αίθουσα 2, στο περίπτερο Β10 του Saarland, θα παρουσιάσουν την πρωτοπορία τους Τεχνολογία μνήμης σχήματος προτού. Αυτή η τεχνολογία υπόσχεται να μειώσει δραματικά την κατανάλωση ενέργειας στη βιομηχανία - έως και 90% σε σύγκριση με τα σημερινά συστήματα.

Η ενέργεια είναι ένας από τους μεγαλύτερους παράγοντες κόστους στη βιομηχανία. Τα υψηλά επίπεδα κατανάλωσης δεν έχουν μόνο σημαντικό αντίκτυπο στο λειτουργικό κόστος, αλλά και στο κλίμα. Η νέα τεχνολογία κίνησης που βασίζεται σε υλικά μνήμης σχήματος είναι μια λύση σε αυτήν την πρόκληση. Οι ρομποτικοί βραχίονες συνήθως καταναλώνουν ενέργεια συνεχώς και πολλά από τα σημερινά συστήματα λαβής είναι πνευματικά, γεγονός που δημιουργεί πρόσθετο θόρυβο. Οι προηγούμενες τεχνολογίες αντιμετωπίζουν περιορισμούς στη σμίκρυνση και τον επαναπρογραμματισμό που πρέπει να ξεπεραστούν.

Τα οφέλη της τεχνολογίας μνήμης σχήματος

Η ανάπτυξη των νέων ρομποτικών συστημάτων λαβής που θα παρουσιαστούν κατά τη διάρκεια της εμπορικής έκθεσης χρησιμοποιεί ειδικά κράματα μνήμης σχήματος (SMA). Αυτά τα υλικά μπορούν να θυμούνται το αρχικό τους σχήμα, το οποίο είναι σημαντικό για την κατασκευή ελαφριών και εύκαμπτων ρομποτικών λαβών. Επί τόπου θα παρουσιαστούν πρωτότυπα λαβών κενού και πένσας. Αυτά τα συστήματα λαβής μπορούν να χειριστούν τα τεμάχια εργασίας με ενεργειακή απόδοση, ακόμη και χωρίς ενέργεια.

Μια καινοτόμος προσέγγιση βασίζεται σε πλήρως ηλεκτρικά συστήματα λαβής που χρησιμοποιούν δέσμες από σύρμα νικελίου-τιτανίου που λειτουργούν ως τεχνητοί μύες. Το νικέλιο-τιτάνιο έχει δύο διαφορετικές δομές κρυσταλλικού πλέγματος που μετασχηματίζονται όταν εφαρμόζεται παλμός ρεύματος. Αυτό επιτρέπει εντυπωσιακές κινήσεις. Ένα σύρμα με διάμετρο μόλις 500 μικρομέτρων μπορεί να τραβήξει πάνω από 10 κιλά και οδηγεί σε παγκόσμιο ρεκόρ: 20 σύρματα με διάμετρο 25 μικρομέτρων επιτυγχάνουν δύναμη έλξης 5 Newton στα 200 Hertz.

Προσαρμόσιμα συστήματα λαβής

Οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει ελαστικά συστήματα λαβής που μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικά τεμάχια εργασίας. Είναι ένα πλεονέκτημα ότι οι λαβές δεν απαιτούν επιπλέον αισθητήρες. τα καλώδια παρέχουν αυτόματα σχετικά δεδομένα. Ένα πρωτότυπο πένσας αρπάγης έχει δύναμη λαβής 4 Newton και είναι κλιμακωτό, τόσο από άποψη μεγέθους όσο και από άποψη δύναμης. Επιπλέον, η λαβή κενού δημιουργεί μόνο ένα βιώσιμο κενό χρησιμοποιώντας βραχείς παλμούς ρεύματος.

Η ερευνητική ομάδα αναζητά συνεργάτες στο Hannover Messe για την περαιτέρω ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας. Η τεχνολογία μνήμης σχήματος χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής τεχνολογίας, της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής. Τα FGL χαρακτηρίζονται από την ικανότητά τους να επιτρέπουν αναστρέψιμες διαστολές 8-10%. Μια ιδιαίτερη ιδιότητα των κραμάτων νικελίου-τιτανίου είναι ότι έχουν δύο κρυσταλλικές δομές: μαρτενσίτης στη φάση χαμηλής θερμοκρασίας και ωστενίτης στη φάση υψηλής θερμοκρασίας.

Μελλοντικές προοπτικές και προκλήσεις

Οι ερευνητές βλέπουν ένα μεγάλο μέλλον για την τεχνολογία μνήμης σχήματος, ιδιαίτερα στην τεχνολογία αυτοματισμού και για ελαφριά, αποδοτικά εξαρτήματα. Η ανάγκη για ελαφρύτερα υλικά επηρεάζει επίσης τη μηχανοτρονική, όπου η τεχνολογία μνήμης σχήματος παίζει καθοριστικό ρόλο. Στο Πανεπιστήμιο του Ρουρ στο Μπόχουμ, διεξάγεται έρευνα για νέες μορφές αυτών των κραμάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο σε ενεργοποιητές, αλλά και στην ιατρική τεχνολογία, όπως αγγειακές προθέσεις ή τεχνητές καρδιακές βαλβίδες.

Ενώ οι προβλέψεις τιμών υποδηλώνουν ότι η τεχνολογία μνήμης σχήματος θα μπορούσε να γίνει πιο οικονομική, οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν ορισμένες προκλήσεις. Η επέκταση του εύρους θερμοκρασίας για τη χρήση κραμάτων νικελίου-τιτανίου και η απειρία στο χειρισμό του SMA οδηγούν σε εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν. Ωστόσο, η ζήτηση για αυτά τα καινοτόμα υλικά παραμένει υψηλή, υποσχόμενη συναρπαστικές ευκαιρίες για το μέλλον.