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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.