Revolutsiooniline robootika: vähenda energiatarbimist 90%!

Revolutsiooniline robootika: vähenda energiatarbimist 90%!

31. märtsist kuni 4. aprillini 2025 on Hannoveri mess uudsete robottehnoloogiate toimumispaigaks, mida esitlevad professorid Stefan Seelecke ja Paul Motzki. Saarimaa ülikool. 2. saalis Saarlandi stendil B10 esitlevad nad oma murrangut Kujumälu tehnoloogia enne. See tehnoloogia lubab märkimisväärselt vähendada energiatarbimist tööstuses – kuni 90% võrreldes praeguste süsteemidega.

Energia on üks suurimaid kulutegureid tööstuses. Kõrge tarbimise tase ei mõjuta oluliselt tegevuskulusid, vaid ka kliimat. Uus kujumälumaterjalidel põhinev ajamitehnoloogia on lahendus sellele väljakutsele. Robotkäed tarbivad tavaliselt pidevalt energiat ja paljud tänapäevased haardesüsteemid on pneumaatilised, mis tekitab lisamüra. Varasematel tehnoloogiatel on miniaturiseerimisel ja ümberprogrammeerimisel piiranguid, millest tuleb üle saada.

Kujumälu tehnoloogia eelised

Messi raames esitletavate uute robothaardesüsteemide väljatöötamisel kasutatakse spetsiifilisi kujumälusulameid (SMA). Need materjalid suudavad meeles pidada oma esialgset kuju, mis on oluline kergete ja painduvate robothaaratsite valmistamisel. Kohapeal esitletakse vaakumhaaratsite ja tanghaaratsite prototüüpe. Need haardesüsteemid saavad töödeldavaid detaile energiasäästlikult, isegi energiavabalt käsitseda.

Uuenduslik lähenemine tugineb täielikult elektrilistele haardesüsteemidele, mis kasutavad kunstlihastena toimivaid nikkel-titaantraadi kimpe. Nikkel-titaanil on kaks erinevat kristallvõre struktuuri, mis muunduvad vooluimpulsi rakendamisel. See võimaldab teha muljetavaldavaid liigutusi. Vaid 500 mikromeetrise läbimõõduga traat suudab tõmmata üle 10 kilogrammi ja viib maailmarekordini: 20 25 mikromeetrise läbimõõduga traati saavutavad 200 hertsi juures tõmbejõu 5 njuutonit.

Kohandatavad haardesüsteemid

Insenerid on välja töötanud elastsed haardesüsteemid, mida saab kohandada erinevate toorikutega. Eeliseks on see, et haaratsid ei vaja lisaandureid; juhtmed pakuvad automaatselt asjakohaseid andmeid. Tangihaarde prototüübi haardejõud on 4 njuutonit ja see on skaleeritav nii suuruse kui ka jõu poolest. Lisaks loob vaakumhaarats jätkusuutliku vaakumi ainult lühikeste vooluimpulsside abil.

Uurimisrühm otsib Hannoveri messilt partnereid selle tehnoloogia edasiarendamiseks. Kujumälutehnoloogiat kasutatakse paljudes valdkondades, sealhulgas meditsiinitehnoloogias, autotööstuses ja kosmosetööstuses. FGL-e iseloomustab nende võime võimaldada pööratavat laienemist 8-10%. Nikli-titaani sulamite eriline omadus on see, et neil on kaks kristallstruktuuri: martensiit madalatemperatuurilises faasis ja austeniit kõrge temperatuuri faasis.

Tulevikuväljavaated ja väljakutsed

Teadlased näevad kujumälutehnoloogial suurt tulevikku, eriti automatiseerimistehnoloogias ning kergete ja tõhusate komponentide osas. Vajadus kergemate materjalide järele mõjutab ka mehhatroonikat, kus kujumälu tehnoloogial on ülioluline roll. Ruhri ülikoolis Bochumis uuritakse nende sulamite uusi vorme, mida saab kasutada mitte ainult täiturmehhanismides, vaid ka meditsiinitehnoloogias, nagu veresoonte proteesid või kunstlikud südameklapid.

Kuigi hinnaprognoosid näitavad, et kujumälutehnoloogia võib muutuda kulutõhusamaks, seisavad insenerid silmitsi teatud väljakutsetega. Nikli-titaani sulamite kasutamise temperatuurivahemiku laienemine ja kogenematus SMA käsitsemisel toovad kaasa takistusi, mis tuleb ületada. Sellest hoolimata on nõudlus nende uuenduslike materjalide järele endiselt suur, tõotades põnevaid võimalusi tulevikuks.