Humanoide Roboter sind so konzipiert, dass sie die meisten Aktionen auf menschenähnliche Weise ausführen, was eine hohe Flexibilität Um diese Flexibilität zu erreichen, ist eine strikte Kontrolle über die Gewicht ist unerlässlich. Übermäßiges Gewicht erhöht die Drehmomentbelastung der Servomotoren erheblich, was wiederum die Reaktionsfähigkeit, die Nutzlastkapazität und die Batterielebensdauer des Roboters beeinträchtigt.

Durch die Leichtbauweise lässt sich das Gewicht verschiedener Komponenten reduzieren und so das Drehmoment und die Leistung des Antriebssystems senken. Dies erhöht die Tragfähigkeit des Roboters. reduziert den Energieverbrauch und verlängert die Lebensdauer Daher ist Gewichtsreduzierung entscheidend für die Leistungssteigerung und den großflächigen kommerziellen Einsatz. Führende Robotikhersteller zeigen bei ihren Produktvarianten einen klaren Trend zur Gewichtsreduzierung.

Zum Beispiel Teslas humanoider Roboter der zweiten Generation, Optimus Gen 2 – veröffentlicht im Dezember 2023 – erreichte eine 10 kg Gewichtsreduzierung im Vergleich zur ersten Generation. Dies führt zu einer 30 % höheren Gehgeschwindigkeit sowie deutlichen Verbesserungen bei Stabilität, Beweglichkeit und Gesamtleistung. Einer der Hauptfaktoren für diese Gewichtsreduzierung war der umfassende Einsatz von PEEK (Polyetheretherketon) in den bionischen Gelenken und leichten Getriebekomponenten.

01
Was ist PEEK-Material?
Polyetheretherketon (PEEK) ist ein hochleistungsfähiger kristalliner aromatischer thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyaryletherketone (PAEK). Es besteht aus Phenylenringen, die durch Ether- und Ketonbindungen verbunden sind. Bekannt als eines der leistungsstärksten thermoplastischen Materialien der Welt PEEK bietet im Vergleich zu Metallen und den meisten anderen Kunststoffen überlegene Eigenschaften.

Im Vergleich zu den wichtigsten technischen Kunststoffen und Hochleistungs-Spezialkunststoffen bietet PEEK runde Leistung . Es übertrifft nicht nur die meisten technischen Spezialkunststoffe in Bezug auf Steifigkeit , sondern behält auch eine hervorragende Zähigkeit , die ein umfassendes mechanisches Profil aufweist. Darüber hinaus weist es hervorragende Widerstand gegen Hitze , Verschleiß und Korrosion .

Im Vergleich zu herkömmlichen Metallen bietet PEEK eine deutlich höhere spezifische Festigkeit als Stahl- und Aluminiumlegierungen Dies ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Materialgewichts bei gleichzeitiger Erfüllung der Festigkeitsanforderungen und ist somit eine ideale Lösung für den Leichtbau. Darüber hinaus übertrifft PEEK herkömmliche Metalle auch in Bezug auf elektrische Isolierung und chemische Beständigkeit .

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die herausragende Gesamtleistung von PEEK es zu einem vielversprechenden Material mit breiten Anwendungsaussichten im Leichtbau humanoider Roboter macht.

02
Anwendungen von PEEK in humanoiden Robotern

PEEK wird hauptsächlich in den Gliedmaßenskeletten und Gelenkübertragungskomponenten humanoider Roboter verwendet:

Gelenkzahnräder/Lager und andere Getriebekomponenten:
Die hervorragende Verschleißfestigkeit und die selbstschmierenden Eigenschaften von PEEK mit einem extrem niedrigen Reibungskoeffizienten (0,1–0,2) und einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (ca. 30×10⁻⁶/K) machen es ideal für Gelenkgetriebe und Lager. Sein Einsatz reduziert den Komponentenverschleiß, senkt den Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung. Gleichzeitig bietet PEEK hohe Festigkeit, gute Dimensionsstabilität und ist leichter als metallische Werkstoffe. Dadurch verbessert sich das Drehmoment-Gewichts-Verhältnis humanoider Robotergelenke, was effizientere und präzisere Bewegungen ermöglicht und gleichzeitig die Lebensdauer verlängert.

Leichtbau-Strukturkomponenten
PEEK kann verstärkt werden mit Materialien wie Glasfaser oder Kohlefaser und verwendet in Roboterrahmen oder -gehäuse Dies ermöglicht deutliche Gewichtsreduktion während Aufrechterhaltung einer hohen Steifigkeit , wodurch die Bewegungseffizienz verbessert wird.

PEEK ist ein ideales Material, um die Leichtbauziele humanoider Roboter zu erreichen. Mit der fortschreitenden Kommerzialisierung humanoider Roboter wird das Marktpotenzial für PEEK in diesem Sektor voraussichtlich entsprechend wachsen.