Per i robot di consumo prodotti in serie e per la maggior parte dei robot di servizio, il PC/ABS dovrebbe essere la scelta principale del materiale. A seconda delle condizioni operative, ABS, PA rinforzato con fibra di vetro (PA+GF) o PBT possono essere valutati come alternative.
L'involucro di un robot non è un semplice elemento estetico . Si tratta di un sistema strutturale che deve contemporaneamente resistere agli urti, garantire la durata dei supporti delle viti, isolare le fonti di calore, gestire le interferenze elettromagnetiche (EMI) e rispettare le tolleranze di assemblaggio. Se la scelta del materiale è errata, le soluzioni successive, come l'aggiunta di nervature, adesivi o rivestimenti superficiali, di solito si limitano a posticipare il guasto anziché eliminarlo.
Selezione dei materiali per l'involucro del robot in base allo scenario applicativo
1. Prima scelta per la produzione di massa generale: PC/ABS
Se il vostro involucro deve coniugare resistenza, tenacità, resistenza al calore, stabilità dimensionale e aspetto uniforme , il PC/ABS è in genere il compromesso più affidabile. È particolarmente adatto per progetti a parete sottile e strutture complesse a incastro , e offre una finestra di lavorazione relativamente ampia per lo stampaggio a iniezione.
Molti tipi di PC/ABS dimostrano, secondo le loro schede tecniche, un'ottima combinazione di resistenza agli urti e prestazioni termiche . Ad esempio, alcuni tipi di PC/ABS di SABIC (come la serie Cycoloy ) presentano valori di resistenza alla trazione e all'urto con intaglio ben allineati con le applicazioni per contenitori e possono fungere da utile punto di riferimento per il benchmarking dei materiali (vedere la scheda tecnica delle proprietà del PC/ABS SABIC Cycoloy XCY630 ).
Quando le condizioni di caduta, i metodi di assemblaggio e la disposizione delle fonti di calore non sono ancora completamente definiti, iniziare con PC/ABS riduce al minimo il rischio di prendere una decisione fondamentalmente sbagliata sul materiale.
2. Uso interno leggero e conveniente: ABS
L'ABS offre vantaggi in termini di costi e aspetto superficiale , risultando adatto per involucri interni a basso aumento di temperatura e a carico leggero, in particolare per grandi coperture estetiche o pannelli decorativi che contribuiscono poco alle prestazioni strutturali.
Il problema dell'ABS è che spesso rivela punti deboli a causa della combinazione di sporgenze delle viti, impatti da caduta e cicli termici . Le modalità di rottura più comuni includono microfratture alla base delle sporgenze delle viti e un'insufficiente resistenza della linea di saldatura.
In un progetto, l'ABS è stato scelto al posto del PC/ABS per una copertura superiore semplicemente per ridurre i costi. Durante la prototipazione, la differenza era appena percettibile. Tuttavia, dopo la produzione in serie, si sono verificate diffuse crepe nei perni delle viti. I costi di rilavorazione e ispezione hanno rapidamente superato il risparmio iniziale di materiale.
L'ABS non è inutilizzabile, ma non dovrebbe mai essere impiegato come una scommessa contro i rischi post-vendita.
3. Elevata resistenza, rigidità e resistenza alla fatica: PA rinforzato con fibra di vetro (PA+GF)
Quando l'involucro deve svolgere una funzione strutturale , come ad esempio la copertura di giunti portanti, l'inserimento ripetuto di viti o la resistenza a vibrazioni e fatica a lungo termine, il PA (nylon) rinforzato con fibra di vetro è spesso la scelta più affidabile.
La combinazione PA+GF offre una rigidità e una resistenza alla ritenzione delle viti significativamente superiori. Tuttavia, questi vantaggi comportano degli svantaggi: la stabilità dimensionale è più difficile da controllare , poiché l'assorbimento di umidità può causare derive dimensionali che amplificano i problemi di tolleranza di assemblaggio. Anche l'aspetto superficiale è più problematico, con linee di saldatura visibili, esposizione delle fibre e una finitura più difficile da realizzare secondo gli standard dell'elettronica di consumo.
Se si sceglie PA+GF, il progetto deve riconoscerne la natura:
trattalo come un materiale strutturale, non come un materiale estetico.
4. Resistenza termica e chimica migliorata: PBT (con GF se necessario)
Per le aree vicine a motori, schede di controllo, batterie o zone esposte a detergenti o oli , il PBT (eventualmente rinforzato con fibra di vetro) è spesso più resistente al degrado a lungo termine rispetto all'ABS. Problemi come la fessurazione da stress e la deformazione sono generalmente più controllabili.
Detto questo, il PBT richiede un controllo più rigoroso della temperatura dello stampo e una progettazione più accurata del punto di iniezione per mantenere un aspetto e dimensioni stabili. Quando il controllo del processo è insufficiente, i difetti tendono ad essere più subdoli e possono manifestarsi solo in seguito come interferenze durante l'assemblaggio, rumori anomali o deformazioni.
La resistenza al fuoco e le certificazioni non sono solo "etichette sui materiali"
Se il prodotto deve soddisfare requisiti di sicurezza o di canale più rigorosi, la resistenza alla fiamma è spesso inevitabile. UL ha definito chiaramente i criteri per i test di infiammabilità della plastica (UL 94), inclusi il tempo di combustione e il comportamento di gocciolamento (vedere la documentazione di UL Solutions sui test di infiammabilità della plastica UL 94 ).
La resistenza alla fiamma non è qualcosa che si "ottiene" semplicemente inserendola nelle specifiche . Le formulazioni ignifughe influenzano sistematicamente la fluidità, la resistenza delle linee di saldatura e il rischio di difetti superficiali . Senza una progettazione coordinata di sfiati, posizionamento delle linee di saldatura, transizioni di spessore della parete e strutture delle nervature, anche il più alto grado di resistenza alla fiamma può rivelarsi controproducente, riducendo la resistenza e la resa anziché migliorare la sicurezza.
