Bracci leggeri in fibra di carbonio per robot industriali e collaborativi

LIGHTWEIGHT CARBON FIBER ARM FOR INDUSTRY PALLETIZING ROBOTS

Il peso del braccio è un fattore chiave che influisce sulla velocità operativa di un robot, sull'ampiezza di movimento del braccio sotto carico, sulla longevità dei cuscinetti del braccio robotico e sulla capacità di carico del braccio. La regola è semplice: più pesante è il braccio, peggiori sono le prestazioni. Pertanto, è fondamentale trovare materiali ultraleggeri con elevata rigidità.
I bracci o le pinze/ventose sono spesso realizzati in alluminio, che è tre volte più leggero dell'acciaio e può essere lavorato con relativa facilità tramite processi CNC , in particolare per i metalli teneri. Tuttavia, ora sono disponibili materiali ancora più leggeri e rigidi dell'alluminio, come la fibra di carbonio .
La fibra di carbonio è circa il 43% più leggera dell'alluminio, pur offrendo un'eccezionale rigidità. È importante notare che la rigidità dei componenti in fibra di carbonio dipende dal tipo di materiale utilizzato.

Il braccio leggero in fibra di carbonio è il 43% più leggero di quello in alluminio

I compositi in fibra di carbonio realizzati utilizzando la tecnologia preimpregnata e tessuti standard intrecciati 0/90 raggiungono una rigidità di 90 GPa (modulo di Young), rispetto alla rigidità di 69 GPa dell'alluminio.
I compositi standard in fibra di carbonio sono circa il 35% più rigidi dell'alluminio e il 43% più leggeri.
I componenti in fibra di carbonio unidirezionale (UD) ad alto modulo, di qualità aerospaziale, possono essere 4 volte più rigidi dell'alluminio. Sebbene questi tessuti siano notevolmente più costosi delle fibre di carbonio standard, dimostrano un potenziale significativo per ridurre il peso e aumentare la rigidità.

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HOW IS CARBON FIBER USED FOR INDUSTRIAL ROBOTS ARMS?

La fibra di carbonio viene sempre più utilizzata nei bracci robotici industriali grazie alla sua combinazione unica di leggerezza, elevata resistenza e rigidità. Ecco come viene applicata:

Braccio leggero in CFRP per la pallettizzazione di cobot/robot. Produttore di bracci in fibra di carbonio: WISE CARBON FIBER.

1. Componenti strutturali:

• Collegamenti e giunti del braccio : la fibra di carbonio viene utilizzata per realizzare i collegamenti e i giunti del braccio dei robot industriali. Questi componenti devono essere allo stesso tempo resistenti e leggeri per garantire elevate prestazioni ed efficienza. La bassa densità della fibra di carbonio riduce il peso complessivo del braccio robotico, aumentandone la velocità e riducendo il consumo energetico.
• End effector : le pinze, gli artigli o altri end effector che interagiscono con gli oggetti sono spesso realizzati in fibra di carbonio. Questo riduce il carico sui motori e sui cuscinetti del robot, consentendo operazioni più rapide e precise.

2. Prestazioni migliorate:

• Maggiore velocità : grazie alla massa ridotta, i motori possono muovere i bracci più velocemente, migliorando il tempo di ciclo e la produttività del robot.
• Usura ridotta : i componenti più leggeri riducono la sollecitazione sui giunti e sui cuscinetti del robot, garantendo una maggiore durata operativa e una manutenzione meno frequente.

3. Precisione e stabilità:

• Smorzamento delle vibrazioni : l'elevata rigidità della fibra di carbonio e le eccellenti proprietà di smorzamento delle vibrazioni riducono al minimo le flessioni durante i movimenti rapidi, migliorando la precisione e la stabilità del robot.
• Stabilità termica : la bassa dilatazione termica della fibra di carbonio garantisce che il braccio robotico mantenga la sua forma e precisione anche a temperature variabili, il che è fondamentale per i processi che richiedono elevata accuratezza.

4. Personalizzazione:

• Proprietà personalizzate : utilizzando diversi tipi di intrecci e orientamenti della fibra di carbonio, le proprietà del materiale possono essere personalizzate per soddisfare requisiti specifici, come ad esempio massimizzare la resistenza in determinate direzioni riducendo al minimo il peso.

5. Durata:

• Resistenza alla corrosione : a differenza dei metalli, la fibra di carbonio non si corrode, il che la rende ideale per ambienti industriali difficili in cui l'esposizione a sostanze chimiche o umidità è un problema.
• Resistenza alla fatica : la resistenza alla fatica della fibra di carbonio garantisce che i bracci robotici possano funzionare ininterrottamente senza che le prestazioni subiscano un degrado.

6. Considerazioni sui costi:

• Investimento iniziale vs. benefici a lungo termine : sebbene i componenti in fibra di carbonio possano essere più costosi all'inizio rispetto ai materiali tradizionali come l'alluminio, i benefici a lungo termine in termini di prestazioni, durata e ridotta manutenzione spesso giustificano l'investimento in applicazioni ad alte prestazioni.

La fibra di carbonio viene utilizzata nei bracci dei robot industriali per creare componenti leggeri, resistenti e durevoli che migliorano le prestazioni, la precisione e la longevità del robot.

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TYPES OF CARBON FIBER ROBOTIC ARMS

I bracci robotici in fibra di carbonio sono disponibili in diverse tipologie, in base al design, all'area di applicazione e ai requisiti funzionali . Ecco alcuni tipi comuni:
1. Braccio robotico a sei assi

• Applicazione : tipicamente utilizzato nell'automazione industriale per attività quali saldatura, verniciatura, assemblaggio e imballaggio.
• Caratteristiche : con sei gradi di libertà (6 DOF), può muoversi in modo flessibile nello spazio tridimensionale per eseguire compiti complessi. La struttura in fibra di carbonio riduce il peso del braccio, migliorando velocità e precisione.

2. Braccio robotico collaborativo (Cobot)

• Applicazione : progettato per una collaborazione sicura con gli esseri umani, ampiamente utilizzato nella produzione, nelle linee di assemblaggio e nell'assistenza sanitaria.
• Caratteristiche : la natura leggera della fibra di carbonio riduce il consumo di energia e aumenta la sicurezza del braccio robotico, rendendolo adatto ad ambienti che richiedono la collaborazione uomo-robot.

3. Braccio robotico pick-and-place ad alta velocità

• Applicazione : utilizzato in attività ad alta velocità e alta precisione, come il prelievo e il posizionamento di componenti elettronici e il confezionamento di alimenti.
• Caratteristiche : l'elevata rigidità e le proprietà di smorzamento delle vibrazioni della fibra di carbonio consentono un funzionamento stabile e preciso ad alte velocità, ideale per attività ad alta frequenza.

4. Braccio robotico con pinza a vuoto

• Applicazione : solitamente utilizzato per la movimentazione, la pallettizzazione e altre attività di movimentazione dei materiali.
• Caratteristiche : Dotata di ventose o pinze, la leggerezza e l'elevata resistenza della fibra di carbonio consentono di movimentare oggetti pesanti senza compromettere la flessibilità operativa, rendendola adatta al sollevamento di carichi pesanti e all'imballaggio.

5. Braccio robotico medico

• Applicazione : utilizzato principalmente in procedure chirurgiche, riabilitazione e automazione di laboratorio.
• Caratteristiche : la precisione e la biocompatibilità della fibra di carbonio la rendono ideale per gli ambienti medici, in particolare nei robot chirurgici che richiedono elevata precisione.

6. Braccio robotico modulare

• Applicazione : utilizzato nell'istruzione e nella ricerca, consente agli utenti di configurare e riconfigurare il braccio robotico secondo necessità.
• Caratteristiche : la natura leggera della fibra di carbonio rende questi componenti modulari facili da installare e spostare, mantenendo al contempo buone prestazioni meccaniche, adatti ad applicazioni che richiedono configurazioni flessibili.

7. Braccio robotico aerospaziale

• Applicazione : utilizzato per operazioni su satelliti, stazioni spaziali e altri veicoli aerospaziali.
• Caratteristiche : l'elevata resistenza e la leggerezza della fibra di carbonio sono particolarmente importanti negli ambienti spaziali, poiché contribuiscono a ridurre il peso complessivo del veicolo spaziale e a migliorare le capacità operative in condizioni difficili.

Questi tipi di bracci robotici in fibra di carbonio, progettati su misura per diversi scenari applicativi, dimostrano l'ampio utilizzo e le prestazioni superiori dei materiali in fibra di carbonio nei settori industriale, medico e aerospaziale.
I fogli in fibra di carbonio vengono spesso utilizzati per la produzione di pinze leggere/piastre di aspirazione pneumatiche.

Le pinze e le piastre di aspirazione sono disponibili in fibra di carbonio con spessori che vanno da 4 mm a 60 mm, comprese le opzioni da 4, 5, 6, 7, 8, 10, 15, 20 e 30 mm.
Su richiesta possiamo fornire anche spessori di pinza personalizzati da 1 mm a 60 mm con una precisione di 0,1 mm, ad esempio 5,1 mm.
Con oltre 12 anni di esperienza nella fornitura di bracci/pinze per robot e macchinari industriali, offriamo anche servizi di filettatura e scanalatura di teste di viti su pinze in fibra di carbonio e piastre di aspirazione.