Brazos ligeros de fibra de carbono para robots industriales y colaborativos

LIGHTWEIGHT CARBON FIBER ARM FOR INDUSTRY PALLETIZING ROBOTS

El peso del brazo es un factor clave que afecta la velocidad de operación de un robot, su rango de movimiento bajo carga, la longevidad de sus rodamientos y su capacidad de carga. La regla es simple: cuanto más pesado es el brazo, peor es su rendimiento. Por lo tanto, es crucial encontrar materiales ultraligeros con alta rigidez.
Los brazos o pinzas/ventosas suelen estar hechos de aluminio, que es tres veces más ligero que el acero y se puede mecanizar con relativa facilidad mediante procesos CNC , especialmente para metales blandos. Sin embargo, ahora existen materiales incluso más ligeros y rígidos que el aluminio, como la fibra de carbono .
La fibra de carbono es aproximadamente un 43 % más ligera que el aluminio y, a la vez, ofrece una rigidez excepcional. Es importante destacar que la rigidez de los componentes de fibra de carbono depende del tipo de material utilizado.

El brazo ligero fabricado en fibra de carbono es un 43% más ligero que el de aluminio.

Los compuestos de fibra de carbono fabricados con tecnología preimpregnada y tejidos estándar 0/90 alcanzan una rigidez de 90 GPa (módulo de Young), en comparación con la rigidez del aluminio de 69 GPa.
Los compuestos de fibra de carbono estándar son aproximadamente un 35% más rígidos que el aluminio y un 43% más ligeros.
Las piezas de fibra de carbono unidireccional (UD) de alto módulo y grado aeroespacial pueden ser cuatro veces más rígidas que las de aluminio. Si bien estos tejidos son varias veces más caros que las fibras de carbono estándar, presentan un potencial considerable para reducir el peso y mejorar la rigidez.

---

HOW IS CARBON FIBER USED FOR INDUSTRIAL ROBOTS ARMS?

La fibra de carbono se utiliza cada vez más en brazos robóticos industriales debido a su combinación única de ligereza, alta resistencia y rigidez. Así es como se aplica:

Brazo ligero de CFRP para cobots/robots de paletización. Fabricante de brazos de fibra de carbono: WISE CARBON FIBER.

1. Componentes estructurales:

• Articulaciones y enlaces de brazos : La fibra de carbono se utiliza para fabricar las articulaciones y enlaces de brazos de robots industriales. Estos componentes deben ser resistentes y ligeros para garantizar un alto rendimiento y eficiencia. La baja densidad de la fibra de carbono reduce el peso total del brazo robótico, lo que aumenta la velocidad y reduce el consumo de energía.
• Efectores finales : Las pinzas, garras u otros efectores finales que interactúan con los objetos suelen estar hechos de fibra de carbono. Esto reduce la carga sobre los motores y rodamientos del robot, lo que permite operaciones más rápidas y precisas.

2. Rendimiento mejorado:

• Mayor velocidad : con una masa reducida, los motores pueden mover los brazos más rápido, mejorando el tiempo de ciclo y la productividad del robot.
• Desgaste reducido : los componentes más livianos reducen la tensión en las articulaciones y cojinetes del robot, lo que genera una vida útil más prolongada y un mantenimiento menos frecuente.

3. Precisión y estabilidad:

• Amortiguación de vibraciones : la alta rigidez y las excelentes propiedades de amortiguación de vibraciones de la fibra de carbono minimizan las deflexiones durante los movimientos rápidos, lo que mejora la precisión y la estabilidad del robot.
• Estabilidad térmica : la baja expansión térmica de la fibra de carbono garantiza que el brazo robótico mantenga su forma y precisión incluso en temperaturas variables, lo que es fundamental para los procesos que requieren alta precisión.

4. Personalización:

• Propiedades personalizadas : al utilizar distintos tipos de tejidos y orientaciones de fibra de carbono, las propiedades del material se pueden personalizar para satisfacer requisitos específicos, como maximizar la resistencia en ciertas direcciones y minimizar el peso.

5. Durabilidad:

• Resistencia a la corrosión : a diferencia de los metales, la fibra de carbono no se corroe, lo que la hace ideal para entornos industriales hostiles donde la exposición a productos químicos o humedad es una preocupación.
• Resistencia a la fatiga : la resistencia de la fibra de carbono a la fatiga garantiza que los brazos del robot puedan funcionar continuamente sin degradación del rendimiento.

6. Consideraciones de costos:

• Inversión inicial versus beneficios a largo plazo : si bien los componentes de fibra de carbono pueden ser más costosos al principio en comparación con materiales tradicionales como el aluminio, los beneficios a largo plazo en términos de rendimiento, durabilidad y mantenimiento reducido a menudo justifican la inversión en aplicaciones de alto rendimiento.

La fibra de carbono se utiliza en los brazos de los robots industriales para crear componentes livianos, resistentes y duraderos que mejoran el rendimiento, la precisión y la longevidad del robot.

---

TYPES OF CARBON FIBER ROBOTIC ARMS

Los brazos robóticos de fibra de carbono se presentan en varios tipos según su diseño, áreas de aplicación y requisitos funcionales . A continuación, se presentan algunos tipos comunes:
1. Brazo robótico de seis ejes

• Aplicación : Normalmente se utiliza en la automatización industrial para tareas como soldadura, pintura, ensamblaje y embalaje.
• Características : Con seis grados de libertad (6 GDL), puede moverse con flexibilidad en el espacio tridimensional para realizar tareas complejas. La construcción de fibra de carbono reduce el peso del brazo, mejorando la velocidad y la precisión.

2. Brazo robótico colaborativo (Cobot)

• Aplicación : Diseñado para una colaboración segura con humanos, ampliamente utilizado en fabricación, líneas de montaje y atención médica.
• Características : La naturaleza liviana de la fibra de carbono reduce el consumo de energía y mejora la seguridad del brazo robótico, lo que lo hace adecuado para entornos que requieren colaboración entre humanos y robots.

3. Brazo robótico de alta velocidad para recoger y colocar

• Aplicación : Se utiliza en tareas de alta velocidad y alta precisión, como recoger y colocar componentes electrónicos y empaquetar alimentos.
• Características : La alta rigidez y las propiedades de amortiguación de vibraciones de la fibra de carbono permiten un funcionamiento estable y preciso a altas velocidades, ideal para tareas de alta frecuencia.

4. Brazo robótico con pinza de vacío

• Aplicación : Generalmente se utiliza para manipulación, paletización y otras tareas de manipulación de materiales.
• Características : Equipado con ventosas o pinzas, las propiedades livianas y de alta resistencia de la fibra de carbono le permiten manipular objetos pesados ​​​​sin comprometer la flexibilidad operativa, lo que lo hace adecuado para elevación y embalaje pesado.

5. Brazo robótico médico

• Aplicación : Se utiliza principalmente en procedimientos quirúrgicos, rehabilitación y automatización de laboratorio.
• Características : La precisión y biocompatibilidad de la fibra de carbono la hacen ideal para entornos médicos, especialmente en robots quirúrgicos que requieren alta precisión.

6. Brazo robótico modular

• Aplicación : Se utiliza en educación e investigación, permitiendo a los usuarios configurar y reconfigurar el brazo robótico según sea necesario.
• Características : La naturaleza liviana de la fibra de carbono hace que estos componentes modulares sean fáciles de instalar y mover manteniendo un buen rendimiento mecánico, adecuado para aplicaciones que requieren configuraciones flexibles.

7. Brazo robótico aeroespacial

• Aplicación : Se utiliza para operaciones en satélites, estaciones espaciales y otros vehículos aeroespaciales.
• Características : Las características de alta resistencia y ligereza de la fibra de carbono son particularmente importantes en entornos espaciales, ya que ayudan a reducir el peso total de la nave espacial y mejorar las capacidades operativas en condiciones difíciles.

Estos tipos de brazos robóticos de fibra de carbono, adaptados a diferentes escenarios de aplicación, demuestran el uso extensivo y el rendimiento superior de los materiales de fibra de carbono en los campos industrial, médico y aeroespacial.
Las láminas de fibra de carbono se utilizan con mayor frecuencia para la fabricación de pinzas livianas/placas de succión neumáticas.

Las pinzas y placas de succión están disponibles en fibra de carbono con espesores que van desde 4 mm a 60 mm, incluyendo opciones de 4, 5, 6, 7, 8, 10, 15, 20 y 30 mm.
Bajo pedido, también podemos proporcionar espesores de pinza personalizados de 1 mm a 60 mm con una precisión de 0,1 mm, como por ejemplo 5,1 mm.
Con más de 12 años de experiencia en el suministro de brazos/pinzas para robots y maquinaria industrial, también ofrecemos servicios de roscado y ranurado de cabezas de tornillos en pinzas de fibra de carbono y placas de succión.