复合材料机械臂

       相比使用另一种金属来替代铝，可能使部件更重，而使用高性能聚合物替代的理念， 可以减轻重量，降低腐蚀的风险，同时保证应用所要求的高机械性能。 

       金属嵌件通常使用双组分环氧树脂胶粘合到复合材料部件上，或使用聚合物基体的树脂作为粘合剂直接结合到复合材料部件上。

       然而，从文献中可以看出，聚合物嵌件和复合材料部件之间的粘结强度不在同一水平，如表1所示。该图表明，通过粘合不同热塑性聚合物制成的连接件的剪切强度通常远低于6 MPa的阈值，该值通常被认为是“结构”粘合的最小值。

       在这个复合材料机械臂案例中，原始设计未确保嵌件与CRFP基体牢固粘附，嵌件和机械臂之间有相对旋转的风险。

       为了克服胶水性能较差的问题，避免组件发生相对旋转，我们设计制造了TECAPEEK natural嵌件与碳纤维复合材料部件之间的机械连接件。如图2中的横截面所示，我们对TECAPEEK natural嵌件表面进行了一些逼空处理，以便在层压过程中可以安全地将其结合到碳纤维复合材料部件中。嵌件的逼空部分在层压过程中被复合材料完全填充，避免了两个组件发生任何相对转动。

     我们为原有的复合材料机械臂提供了一个完美的互换解决方案。该组件通过以下方式得到增强：

• 使用高性能塑料（TECAPEEK natural）加工的嵌件，与铝嵌件相比，可以提高组件的性能/重量比。
• 组件设计的升级，包括逼空处理，层压过程中直接填充复合材料基体，避免使用胶水，避免了组件发生不必要的相对转动。
• 由于无金属材料，可防止发生电偶腐蚀和化学腐蚀。

     通过采用该解决方案，进一步将部件的总重量减轻近15%，由于惯性力矩较低，理论上Delta机器人可更快更安全地运行。