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Materialien
Zum Bau von Robotern oder Konstruktionen im allgemeinen bieten sich verschiedene Baustoffe an. Die Auswahl richtet sich nach den Anforderungen der Konstruktion. Im Wesentlichen sind es mechanische Festigkeit, Gewicht, Leitfähigkeit, Aussehen und andere je nach Einsatzzweck bedeutende Eigenschaften. Die Konstruktionsstoffe lassen sich folgendermaßen klassifizieren:
Organische Werkstoffe
Kunststoffe
Thermoplaste
Thermoplaste sind Kunststoffe, die bedingt durch ihren chemischen Aufbau unter Wärmeeinwirkung leicht verformbar sind.
Duroplaste
Duroplaste sind Kunststoffe, die bei der Herstellung aushärten und danach nicht mehr zerstörungsfrei in ihrer Form geändert werden können.
Elastomere
Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe. Einige haben auch thermoplastische Eigenschaften.
Holz
Holz ist relativ billig, einfach zu verarbeiten und in den unterschiedlichsten Qualitäten und Abmessungen leicht zu beschaffen. Für die Konstruktion setzt man typischerweise Lagenhölzer (z.B. Sperrholz) ein, da sie unter anderem eine richtungsunabhängige Festigkeit besitzen.
Metallische Werkstoffe
Reine Metalle
Reine Metalle werden aufgrund ihrer geringen Härte so gut wie gar nicht in der Konstruktion eingesetzt.
Metall-Legierungen
Eine Legierung ist eine feste Lösung mindestens zweier chemischer Elemente, von denen mindestens eines ein Metall ist.
Aluminiumlegierungen
Aluminium kann im schmelzflüssigen Zustand mit Kupfer, Magnesium, Silizium, Eisen, Titan, Beryllium, Chrom, Zink, Zirkon und Molybdän legiert werden, um bestimmte Eigenschaften zu fördern oder andere, ungewünschte Eigenschaften zu unterdrücken. Es gibt verschiedene Legierungen für gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Härte, Zähigkeit oder gute Bearbeitbarkeit. Dabei können Legierungen erzeugt werden, die durchaus die Festigkeitswerte von einfachem Baustahl übertreffen. Entsprechende Legierungen sind dehnbar und können durch Auswalzen zu dünner Folie verarbeitet werden. Andere lassen sich gut gießen, verformen, biegen, pressen, schmieden und spanabhebend bearbeiten. Entstandene Spannungen durch Kaltverformen können durch Weichglühen (bis 250°C) beseitigt werden.
Das Leichtmetall Aluminium hat aufgrund einer sich sehr schnell an der Luft bildenden dünnen Oxidschicht ein stumpfes, silbergraues Aussehen. Die Oxidschicht macht Aluminium korrosionsbeständig. Durch elektrische Oxidation (Eloxieren) oder auf chemischem Weg kann die schützende Oxidschicht verstärkt werden.
Stahllegierungen
Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Aufgrund der vielen Einsatzgebiete gibt es sehr viele verschiedene Stahlwerkstoffe. Für den "Hausgebrauch" dürfte in aller Regel Baustahl reichen, der als St37 oder St52 bzw. in neuer Schreibweise als S235 bzw S355 gut verfügbar ist. Soll ein nichtrostender Stahl verwendet werden, ist für den privaten Gebrauch eigentlich nur V2A Edelstahl verfügbar. Der Name ist hier weit gefasst und besagt eigentlich nur, dass es sich um einen nichtrostenden Stahl handelt. V4A bedeutet z.B. säurefest. Edelstähle besitzen in aller Regel eine höhere Festigkeit als Baustahl und können deshalb nur schwer oder gar nicht mit normalem Werkzeug (Bohrer, Sägen) bearbeitet werden.
Nichtmetalle
Graphit
Graphit ist ein wichtiger Bestandteil vieler Gleitlager.
Anorganische nichtmetallische Werkstoffe
Glas
Glas eignet sich grundsätzlich nicht für die Robotik (außer wenigen Ausnahmen). Es ist relativ schwer und hat eine Dichte von 2,5 g/cm³. Es ist relativ steif und daher kalt schlecht dehn- bzw. biegbar. Da Glas hart ist, ist es nur schwer privat zu bearbeiten.
Keramik
Siehe Glas.
Siehe auch
