Для серийно выпускаемых потребительских роботов и большинства сервисных роботов основным материалом должен быть PC/ABS . В зависимости от условий эксплуатации в качестве альтернативы можно рассмотреть ABS, армированный стекловолокном PA (PA+GF) или PBT .
Корпус робота — это не просто декоративная деталь . Это конструктивная система, которая должна одновременно выдерживать удары при падении, обеспечивать прочность резьбовых соединений, изолировать источники тепла, подавлять электромагнитные помехи и соответствовать допускам при сборке. Если выбор материала неверен, последующие исправления — такие как добавление ребер, клея или поверхностных покрытий — обычно лишь откладывают поломку, а не устраняют ее.
Выбор материалов для корпуса робота в зависимости от сценария применения.
1. Лучший выбор для массового производства: PC/ABS
Если для вашего корпуса необходимо найти баланс между прочностью, износостойкостью, термостойкостью, стабильностью размеров и единообразным внешним видом, то PC/ABS обычно является наиболее надежным компромиссом. Он особенно хорошо подходит для тонкостенных конструкций и сложных конструкций с защелкивающимся креплением , а также предлагает относительно широкий диапазон технологических параметров для литья под давлением.
Многие марки поликарбоната/АБС-пластика демонстрируют в своих технических характеристиках отличное сочетание ударопрочности и термостойкости . Например, некоторые марки поликарбоната/АБС-пластика от SABIC (такие как серия Cycoloy ) показывают значения прочности на растяжение и ударной вязкости с надрезом, хорошо соответствующие применению в корпусах, и могут служить полезной базой для сравнения материалов (см. техническое описание характеристик SABIC Cycoloy XCY630 PC/ABS ).
Когда условия падения, методы сборки и схемы расположения источников тепла еще не полностью определены, использование PC/ABS в качестве исходного материала позволяет минимизировать риск принятия принципиально неверного решения.
2. Экономичный вариант для использования в помещении с небольшими нагрузками: ABS
ABS обладает преимуществами в плане стоимости и внешнего вида , что делает его подходящим для внутренних помещений с низким температурным подъемом и небольшой нагрузкой, особенно для больших декоративных покрытий или панелей, которые мало влияют на несущую способность.
Проблема с ABS-пластиком заключается в том, что он часто выявляет слабые места под воздействием комбинированного воздействия резьбовых отверстий, ударов при падении и термических циклов . К распространенным видам отказов относятся микротрещины у основания резьбовых отверстий и недостаточная прочность сварного шва.
В одном из проектов для верхней крышки вместо PC/ABS был выбран ABS-пластик исключительно с целью снижения затрат. На этапе прототипирования разница была практически незаметна. Однако после начала серийного производства произошло повсеместное растрескивание резьбовых отверстий. Затраты на доработку и контроль качества быстро превысили первоначальную экономию на материале.
ABS не является непригодным для использования, но его ни в коем случае нельзя использовать в качестве инструмента для защиты от рисков, связанных с послепродажным обслуживанием.
3. Высокая прочность, жесткость и устойчивость к усталости: армированный стекловолокном полиамид (PA+GF)
Когда корпус должен выполнять конструктивную функцию — например, служить в качестве несущих крышек соединений, выдерживать многократное завинчивание или длительную вибрацию и усталость — полиамид (нейлон), армированный стекловолокном, часто является более надежным выбором.
PA+GF обеспечивает значительно более высокую жесткость и прочность крепления винтов. Однако эти преимущества имеют свои недостатки: сложнее контролировать стабильность размеров , поскольку поглощение влаги может вызывать смещение размеров, что усугубляет проблемы с допусками при сборке. Внешний вид поверхности также становится более сложным, с видимыми линиями сварки, обнажением волокон и отделкой, которую сложнее довести до уровня, соответствующего стандартам потребительской электроники.
Если вы выбираете PA+GF, то в проекте необходимо учитывать его особенности:
Рассматривайте его как конструкционный материал, а не как материал для отделки..
4. Улучшенная термо- и химическая стойкость: PBT (с добавлением стекловолокна при необходимости)
В зонах, расположенных вблизи двигателей, плат управления, батарей или в местах, подверженных воздействию чистящих средств или масел , полибутилентерефталат (PBT) (опционально армированный стекловолокном) часто более устойчив к долговременной деградации , чем АБС-пластик. Такие проблемы, как растрескивание под напряжением и деформация, как правило, лучше контролируются.
Тем не менее, для PBT-пластика требуется более строгий контроль температуры пресс-формы и конструкции литникового канала для поддержания стабильного внешнего вида и размеров. При недостаточном контроле процесса дефекты, как правило, более незаметны и могут проявиться только позже в виде помех при сборке, аномального шума или деформации.
Огнестойкость и сертификация — это не просто «маркировка материала».
Если изделие должно соответствовать более строгим требованиям безопасности или стандартам качества, огнестойкость часто неизбежна. UL разработала четко определенные критерии для испытаний пластика на воспламеняемость (UL 94), включая время горения и поведение при каплеобразовании (см. документацию UL Solutions по испытаниям пластика на воспламеняемость по стандарту UL 94 ).
Огнестойкость — это не то, что «достигается» путем включения этого параметра в техническое задание . Состав огнезащитных составов систематически влияет на текучесть, прочность сварного шва и риск образования дефектов поверхности . Без согласованного проектирования вентиляции, расположения сварного шва, переходов толщины стенок и ребер жесткости даже самый высокий показатель огнестойкости может иметь обратный эффект — снижение прочности и предела текучести вместо повышения безопасности.
