Materialien für Industrieroboter: Der vollständige Leitfaden

Einen Industrieroboter zu bauen – wie einen EVS-Roboterarm – ist keine leichte Aufgabe, bedenkt man die tägliche Belastung. Sie müssen stark, solide und zuverlässig sein, um lange eingesetzt werden zu können. Die verwendeten Materialien reichen von gängigen Metallen bis zu den härtesten verfügbaren Werkstoffen.

Wir untersuchen die Materialien im Bau von Industrierobotern, wie sie die Funktionalität beeinflussen und welche Vorteile sie bieten. Wenn Sie schon immer neugierig waren, was hinter den Kulissen passiert – hier sind die Antworten.

Stahl

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Stahl ist eines der härtesten und langlebigsten Materialien – naheliegend, dass Roboterhersteller ihn für die Außenskelette von Industrierobotern nutzen. Ein sehr stabiles, weit verfügbares und leicht formbares Metall. Stahl verleiht Robotern die Fähigkeit, hohen Temperaturen und anderen rauen Bedingungen standzuhalten, die normale Materialien zerstören würden.

Stahl gibt es in vielen Varianten für spezifische Rollen. Durch Kohlenstoffzugabe wird er zu Stahl-Kohlenstoff-Legierung, was ihn weiter härtet. Weitere Typen wie ultra-verschleißfester Stahl halten allen Arten schwerer Stöße stand und eignen sich für Roboter in der Automobilindustrie, die stanzen und bohren.

Vorteile von Robotern aus Stahl: Hohe Hitzetoleranz – alle empfindlichen Teile sind gut isoliert, egal wie heiß es außen wird.

Aluminium

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Aluminium ist ein weiteres gängiges Metall, einfach und günstig herzustellen. Zwar nicht so hart wie Stahl, aber sehr fest, ohne schwer zu sein. Das macht es ideal für wendige Industrieroboter wie SCARA-Roboter, die auf Geschwindigkeit setzen. Aluminium-Roboter bewegen sich sehr schnell, ohne die strukturelle Integrität zu gefährden.

Aluminium hat auch einen besseren Glanz als andere Metalle – verleiht Robotern Glanz und ermöglicht ästhetisch ansprechende Modifikationen, was die Funktionalität nicht beeinträchtigt, aber nicht schadet. Aluminium wird manchmal zusammen mit Stahl eingesetzt, um empfindliche Roboterteile zu schützen, da es eine sehr hohe Hitzetoleranz hat.

Kautschuk (Rubber)

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Der Nachteil reiner Metallkonstruktion: Robotern fehlt die Fähigkeit, Aufgaben schnell zu bewältigen. Um dem entgegenzuwirken, wird Kautschuk beigemischt – 주로 für Gelenke und andere bewegliche Teile zur Flexibilität.

Kautschuk verleiht Industrierobotern auch Textur, besonders bei Roboterarmen. Das macht sie ansprechender und weniger bedrohlich – erleichtert die Zusammenarbeit mit Menschen.

Einziger Nachteil: Kautschuk ist hitzeempfindlich und kann ohne Schutzschicht nicht für Aufgaben wie Schweißen genutzt werden. Für andere Roboter wie Pick-and-Place ist er jedoch bestens geeignet.

Kevlar

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Eine synthetische Faser, bekannt aus kugelsicheren Westen – das sagt alles über ihre Leistungsfähigkeit. Kevlar kann als Schutzschicht für Industrieroboter in extremen Bedingungen (Hitze, extreme Kälte, Druck) dienen, da es Schäden sehr lange abwehrt. Deshalb ist es sehr teuer.

Ein weiterer Vorteil: Kevlar lässt sich in jedem Stil und Form designen, passt selbst in kleinste Ritzen, die den Elementen ausgesetzt sind. Es ist sehr flexibel – man könnte die gesamte Oberfläche eines Roboterarms damit überziehen, ohne die notwendigen Bewegungen oder Geschwindigkeit zu beeinträchtigen.

Ästhetisch kommt Kevlar in verschiedenen Texturen und Farben, kann in maßgeschneiderte Muster modifiziert und mit Logos/Emblemen graviert werden. Neben Schutz fügt Kevlar also auch Schönheit hinzu.

Biokunststoffe (Bioplastics)

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Wir bewegen uns hin zu nachhaltiger Fertigung – nicht-abbaubare Materialien werden von großen Herstellern weltweit discouraged und reduziert. Für das Ziel einer grüneren Erde braucht es Alternativen: Biokunststoffe.

Entwicklung und Forschung laufen noch, aber bisher zeigt sich: Biokunststoffe haben Potenzial für wichtige Roboterteile – besonders empfindliche Teile in beweglichen Gelenken, die stark und flexibel zugleich sein müssen.

Es fließt viel Geld in die Entwicklung – nur eine Frage der Zeit, bis die gesamte Fertigungsgemeinschaft dieses Material für alle Roboteranwendungen übernimmt. Einziger Nachteil: Hitzetoleranz fehlt, daher ungeeignet für Hochleistungsroboter wie Schweißroboter. Aber für kleinere, schnelle und simple Roboter sehr nützlich.

Fazit

Es gibt unzählige weitere Materialien für Industrieroboter. Bei der Materialwahl müssen Roboterbauer Budget, Verfügbarkeit, Haltbarkeit und Toleranzen abwägen. All das fließt in die vielen Typen von Fertigungsrobotern ein und ermöglicht, nur die besten Eigenschaften in das Endprodukt einzubringen.