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第四百章：机器人关节材料（第1页）

利用3d打印技术，可以迅速且大批量的制造出来工业机器人，可以在相对较短的时间内对劳动力的空缺做出弥补。

但相对而言，目前现实各国使用的3d打印技术也是有不少缺点的。

首先是材料问题，这也是韩元需要解决的问题。

3d打印技术从提出到现在也发展了十几年，优点众多，但缺点也不少。

而最大的局限和缺点主要体现在材料上，能用于3d打印的材料非常有限。

对于目前的人类社会来说，3d打印材料主要是塑料、树脂、石膏、陶瓷、砂和金属等。

其中金属、细砂这类没法稳固自身形态的材料几乎很少被用来打印物件，因为即便是打印出来了，其成型的物品除了用作模型外，也没有其他的用处。

尽管现在各国已经开发了许多应用于3d打印的同质和异质材料，但是对于材料需求量巨大的各国来说，目前能用来进行3d打印的材料任然非常有限。

而且利用目前可以进行打印的材料，3d打印技术能做的事情非常少。

所以开发新材料的需求仍然存在，特别是在金属材料打印这一块，更是没有几个国家几家公司能进行。

如果说金属材料打印还勉强有几个国家和几家公司能做到的话，那么接下来还有两个致命的缺陷。

第一个是3d打印这种技术暂时还无法打印可以活动的物件。

即便是一台小小的四驱车都不行。

其原因分两部分，一部分是打印材料不过关，另一部分则是包括打印精度、打印质量、计算机编程、模型设计等等在内的技术问题。

两者结合，这就导致目前的各国流行的3d打印技术无法打印可活动的物品。

而第二个缺陷则是利用3d打印技术打印出来的物品无论是物理性能、还是化学性能、亦或者其精度等各项数据大多都不能满足工程实际的使用要求。

目前打印出来的各种零件几乎都不能作为功能性零件，只能做原型件使用。

比如要制造一辆汽车，可以通过3d打印技术将其模型精准的制造出来，但是这個打印出来的汽车是没法开的。

甚至就连汽车上的某个零件坏掉了，都无法用3d打印技术打印出来的零件更换。

这是因为3d打印技术打印出来的零件在物理强度、刚度、耐疲劳性等各种性能上都不过关。

另外由于3d打印采用“分层制造，层层叠加”的增材制造工艺，层与层之间的结合再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美。

而一个零件材料的微观组织和结构决定了零件的使用性能。

所以目前的3d打印技术打印出来的东西除了用作模具以及个别的用途外，并不具备什么广泛实用性。

但上述的无论哪个问题，归根到底，其实还是打印的材料不过关导致的。

如果能将打印材料的问题解决，这些问题基本都能得到解决。

这也是韩元将目光投向3d打印技术的原因。

大型的3d打印机或者说大型3d打印厂房是未来工业集群制造的一条路。

这条路可以实现无人化管理，极大的节省了人力。

因为3d打印技术可以使用计算机直接进行各种零件或者模型的生产，不用通过其他设备来协助完成。

这一点和传统的工厂不一样。，

传统的工厂在生产零件时，需要许多个设备甚至是多个生产线协作才能组装完成。

而3d打印技术则不需要拼装，不仅速度更快，还节省了不少的人力物力成本，提升了生产效率。

当然，3d打印技术目前还是一种新型新兴技术，优点和缺点很分明。

韩元要做的，就是尽力将其缺点补足。

.......

工作室间，韩元手拾铅笔在白纸上编写着3d打印技术需要使用的材料。

对于他来说，这种材料必须要有足够的强度、韧性、抗性、耐腐蚀性等优秀性能。

因为这是用于制造工业机器人身上的。

复合碳纤维材料、钴铬合金、亚克力材料、钛合金、树脂......

一系列相对符合3d打印技术使用的材料都被韩元列举在了纸张上。

编写完成后，韩元放下了手中的铅笔，拾起了纸张。

通过3d打印技术制造工业机器人，需要的材料肯定不止一种。

从主体骨骼到电源供应，再到无线通讯到智能控制......

一台智能工业机器人身上的零件都可以说是不计其数的，而且每个区域的功能都不同，这需要完全不同的材料来制造。

不过韩元想要的，只是其中的一种关键性材料。

那就是可以用于关节处的3d打印材料。

如果抛开软件程序和控制系统这些编程方面的东西来说，一台机器人的水平能力如何，几乎可以说有二分之一以上的性能取决于关节活动处。

没错，一台机器人的关节处就是这么重要。

关节处的活动自由度以及冗余自由度决定机器人的灵活性、自由度、运动精度、运动特性、动态特性等等性能。

人的手臂（大臂、小臂、手腕）之所以足够灵活，是因为一共有七个灵活度，足以支撑人类完成绝大部分的工作了。

而且相对于其他部位的材料零件来说，机器人活动关节处的零部件承受的压力更大，对于使用材料的性能要求更高。

如果说一台机器人绝大部分的材料都可以使用高强度高韧性的复合碳纤维材料构成，那么关节处的材料是无法使用碳纤维材料的。

因为3d打印技术打印出来的碳纤维材料表面相当粗糙，而关节处的材料要求表面光滑达到一定程度，碳纤维材料达不到要求。

至于各种合金材料，光滑度经过处理虽然能达到要求，但采用3d打印技术处理的话，这两种材料的强度和抗疲劳性能是达不到要求的。

毕竟和传统的冶炼技术相比，3d打印技术打印出来的合金在强度、韧性等方面都弱了不止一个档次。

所以研发出一种可以用于3d打印的机器人关节处材料就是韩元这一次的目的。

.......

相对于普通冶炼过程使用的材料来说，3d打印技术使用的材料要求更高。

就像粉末冶金，基本都可以使用一毫米以下的粉末来进行。

谷綅

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