第四百章：機器人關節材料（1/2）

利用3D列印技術，可以迅速且大批量的製造出來工業機器人，可以在相對較短的時間內對勞動力的空缺做出彌補。

但相對而言，目前現實各國使用的3D列印技術也是有不少缺點的。

首先是材料問題，這也是韓元需要解決的問題。

3D列印技術從提出到現在也發展了十幾年，優點眾多，但缺點也不少。

而最大的局限和缺點主要體現在材料上, 能用於3D列印的材料非常有限。

對於目前的人類社會來說，3D列印材料主要是塑料、樹脂、石膏、陶瓷、砂和金屬等。

其中金屬、細砂這類沒法穩固自身形態的材料幾乎很少被用來列印物件，因為即便是列印出來了，其成型的物品除了用作模型外，也沒有其他的用處。

儘管現在各國已經開發了許多應用於3D列印的同質和異質材料，但是對於材料需求量巨大的各國來說，目前能用來進行3D列印的材料任然非常有限。

而且利用目前可以進行列印的材料, 3D列印技術能做的事情非常少。

所以開發新材料的需求仍然存在，特別是在金屬材料列印這一塊，更是沒有幾個國家幾家公司能進行。

如果說金屬材料列印還勉強有幾個國家和幾家公司能做到的話，那麼接下來還有兩個致命的缺陷。

第一個是3D列印這種技術暫時還無法列印可以活動的物件。

即便是一台小小的四驅車都不行。

其原因分兩部分，一部分是列印材料不過關，另一部分則是包括列印精度、列印質量、計算機編程、模型設計等等在內的技術問題。

兩者結合，這就導致目前的各國流行的3D列印技術無法列印可活動的物品。

而第二個缺陷則是利用3D列印技術列印出來的物品無論是物理性能、還是化學性能、亦或者其精度等各項數據大多都不能滿足工程實際的使用要求。

目前列印出來的各種零件幾乎都不能作為功能性零件，只能做原型件使用。

比如要製造一輛汽車，可以通過3D列印技術將其模型精準的製造出來，但是這個列印出來的汽車是沒法開的。

甚至就連汽車上的某個零件壞掉了，都無法用3D列印技術列印出來的零件更換。

這是因為3D列印技術列印出來的零件在物理強度、剛度、耐疲勞性等各種性能上都不過關。

另外由於3D列印採用「分層製造，層層疊加」的增材製造工藝，層與層之間的結合再緊密，也無法和傳統模具整體澆鑄而成的零件相媲美。

而一個零件材料的微觀組織和結構決定了零件的使用性能。

所以目前的3D列印技術列印出來的東西除了用作模具以及個別的用途外，並不具備什麼廣泛實用性。

但上述的無論哪個問題，歸根到底，其實還是列印的材料不過關導致的。

如果能將列印材料的問題解決，這些問題基本都能得到解決。

這也是韓元將目光投向3D列印技術的原因。

大型的3D印表機或者說大型3D列印廠房是未來工業集群製造的一條路。

這條路可以實現無人化管理, 極大的節省了人力。

因為3D列印技術可以使用計算機直接進行各種零件或者模型的生產，不用通過其他設備來協助完成。

這一點和傳統的工廠不一樣。，

傳統的工廠在生產零件時，需要許多個設備甚至是多個生產線協作才能組裝完成。

而3D列印技術則不需要拼裝，不僅速度更快，還節省了不少的人力物力成本，提升了生產效率。

當然，3D列印技術目前還是一種新型新興技術，優點和缺點很分明。

韓元要做的，就是盡力將其缺點補足

工作室間，韓元手拾鉛筆在白紙上編寫著3D列印技術需要使用的材料。

對於他來說，這種材料必須要有足夠的強度、韌性、抗性、耐腐蝕性等優秀性能。

因為這是用於製造工業機器人身上的。

複合碳纖維材料、鈷鉻合金、亞克力材料、鈦合金、樹脂

一系列相對符合3D列印技術使用的材料都被韓元列舉在了紙張上。

編寫完成後，韓元放下了手中的鉛筆，拾起了紙張。

通過3D列印技術製造工業機器人，需要的材料肯定不止一種。

從主體骨骼到電源供應，再到無線通訊到智能控制

一台智能工業機器人身上的零件都可以說是不計其數的，而且每個區域的功能都不同，這需要完全不同的材料來製造。

不過韓元想要的，只是其中的一種關鍵性材料。

那就是可以用於關節處的3D列印材料。

如果拋開軟體程序和控制系統這些編程方面的東西來說，一台機器人的水平能力如何, 幾乎可以說有二分之一以上的性能取決於關節活動處。

沒錯，一台機器人的關節處就是這麼重要。

關節處的活動自由度以及冗餘自由度決定機器人的靈活性、自由度、運動精度、運動特性、動態特性等等性能。

人的手臂（大臂、小臂、手腕）之所以足夠靈活, 是因為一共有七個靈活度，足以支撐人類完成絕大部分的工作了。

而且相對於其他部位的材料零件來說，機器人活動關節處的零部件承受的壓力更大，對於使用材料的性能要求更高。

如果說一台機器人絕大部分的材料都可以使用高強度高韌性的複合碳纖維材料構成，那麼關節處的材料是無法使用碳纖維材料的。

因為3D列印技術列印出來的碳纖維材料表面相當粗糙，而關節處的材料要求表面光滑達到一定程度，碳纖維材料達不到要求。

至於各種合金材料，光滑度經過處理雖然能達到要求，但採用3D列印技術處理的話，這兩種材料的強度和抗疲勞性能是達不到要求的。

畢竟和傳統的冶煉技術相比，3D列印技術列印出來的合金在強度、韌性等方面都弱了不止一個檔次。

所以研發出一種可以用於3D列印的機器人關節處材料就是韓元這一次的目的

相對於普通冶煉過程使用的材料來說，3D列印技術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來進行。

當然，也有一些超細顆粒的粉末冶金技術要求粉末顆粒的直徑一百微米左右或者一百微米以下。

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