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déformation de base de la jauge de contrainte: tueur invisible de la distorsion de rétroaction de force

(1) Situation réelle: la catastrophe de précision causée par le retard tactile des robots chirurgicaux

①ACCIDENT CONTATEDIE

• Instruments impliqués: Système de rétroaction laparoscopique pour les marques de robots chirurgicales internationales (anonymes);
• Situation des failles: Dans un environnement chirurgical de 40 °, lorsque le bras robotique subit une cholécystectomie, le médecin a signalé un «retard de signal tactile», entraînant une tension tissulaire dépassant la limite de 1,8 N et le patient a subi des saignements internes après l'opération.
• Divulgation des données: le rapport sur l'événement indésirable de la FDA 510K montre que la déformation de l'extension thermique de la base du capteur de force atteint 0,005 mm, ce qui est 47 fois la limite standard (0,000106 mm), et le retard de rétroaction tactile est de 0,3 seconde

(2) Analyse technique: comment l'expansion thermique détruit la précision du contrôle de la force

①fault mécanisme

• Défauts de base des matériaux: traditionnel Aluminium-alloy base (coefficient d'expansion thermique 23 × 10⁻⁶ / ℃) produit directement la déformation de la dérive à la dérive thermique, qui provoque directement la révision de la déformation de la dérive à la dérive thermique,, qui provoque directement la disposition de la déformation, la dérive de la température de la dérive thermique, qui provoque directement la disposition de la déformation, la dérive de la température de la dérive,,, 12%;
• Crash de chaîne de signaux: le système de contrôle a mal évalué la force, et le retard de rétroaction haptique a atteint 0,3 seconde (dépassant de loin le seuil de sécurité chirurgical de 0,05 seconde).

②comparon des données: Solutions traditionnelles et LS Carbide Carbon Basic

(3) Solution LS: Base de carbure de silicium en silicium à zéro Limites d'industrie

①Materials et technologie de revêtement

• Substrat en céramique en carbure de silice: SiC réactif fritté (conductivité thermique 120W / m · k) est utilisée pour dissiper rapidement la chaleur et éviter l'augmentation de la température locale;
• Coulage composite de l'expansion zéro: revêtement mixte d'alumine nano-alumine (coefficient de déformation thermique ≤0.0001 mm / ℃) est déposé sur la surface pour compenser la contrainte résiduelle.

② ② ②Extreme Environment Verification (Selon la nasa-esa-0234 Standard de test de changement de température)

• Plage de changement de température: -50 ℃ ~ 150 ° Impact cyclique, accumulé 500 fois;
• Performance de mesure: déformation de base <0,00015 mm, dérive du signal de contrôle de la force ≤ 0,5%.

(4) L'illumination de l'industrie: le fondement des robots chirurgicaux doit percer trois lignes de vie et de mort

① Stabilité thermique: Lorsque la température monte à 40 ° C, la déformation de base est inférieure à 0,0002 mm (exigence obligatoire de la FDA 510K);
② Biocompatibilité: passé le test de cytotoxicité ISO 10993-5 (le carbure de silicium est naturellement inerte et n'a aucune précipitation);
③ Structure légère: densité ≤3,2 g / cm³ (2,7 g / cm³ pour les alliages d'aluminium traditionnels, et 3,1 g / cm³ pour le carbure de silicium).

(5) Choisissez les trois valeurs fondamentales de LS

① Migration de la technologie au niveau spatial: appliquant le revêtement étendu zéro des miroirs satellites aux fondations médicales;
② Contrôle complet de la qualité du processus: contrôle strict de la pureté des matières premières (SiC ≥99,9995%) à l'épaisseur du revêtement (± 0,1 μm);
③ Certification de conformité rapide: La solution de base a la certification pré-communicée FDA 510K et ISO 13485, ce qui raccourcit le cycle de livraison de 70%.

PECTOR GAUGE Parts "width =" 900 "High

Environnement extrême: scellant la révolution du sahara au froid arctique

(1) Véritable cas: le robot GH-7 "Cheetah-Leg" de l'armée américaine a échoué dans une mission désertique

① CONTEXTE DE L'ÉVÉNEMENT

• Code du projet: Robot militaire GH-7 quatre fois (fabricant non divulgué);
• Échec: lorsqu'il est déployé à Mossoul, en Irak, en 2022 pour les missions de reconnaissance, il a rencontré la tempête de sable du Sahara (vitesse du vent 25 m / s), et le taux d'interruption de la mission a grimpé de 89% en 48 heures;
• Rapport militaire: L'analyse des échecs souligne que l'érosion du sable du sceau bionique de la couverture terminale hydraulique a provoqué 73% des échecs, entraînant une contamination du système hydraulique et une désintégration de la force de conduite de plus de 50%.

(2) Analyse technique: comment la poussière et les basses températures "tuer" les systèmes d'étanchéité

①double tueur: érosion de sable + basse température d'emblrification

• Intrusion de poussière: Dans un environnement poussiéreux (PM> 2000 μg / m³), ​​la surface des joints en caoutchouc traditionnelle d'azote est rayée par des particules dures (Sio₂), et le taux d'usure atteint 0,15 mm / h;
• Échec à basse température: dans la mission arctique -30 ° C, la dureté en caoutchouc est soudainement passée de 70 rives A à 90 rives A, avec une perte d'élasticité de 60% et la pression d'étanchéité est passée de 20MPa à 8MPa.

②Data Comparaison: solution originale GH-7 vs solution personnalisée LS

(3) Solution LS: Groove d'étanchéité nano-échelle + technologie de compensation dynamique fluorescente
① Innovation dans le système d'étanchéité du capuchon final

• Machinage à cinq axes Nanogrid: scellant RA≤0,1 μm (solution traditionnelle RA1.6 μm), réduisant ainsi la probabilité des particules inscrites;

Fluorinator Dynamic Compensation Ring:

• Utilisez du perfluoroelastomère (FFKM), avec une plage de température de -60 ℃ ~ 320 ℃;
• La structure des soufflets intégrés, la quantité de compensation pendant les fluctuations de pression est aussi élevée que 0,5 mm, assurant un dégagement nul sur la surface d'étanchéité.

② Connexion basique Révolution: liaison activée par plasma

• Principe technique: utiliser du plasma d'argon pour activer la surface du carbure de silicium, avec une résistance de liaison de 45 MPa (la résine époxy n'est que 18MPA);
• Test anti-âge: Après avoir vieilli à 85 ° C / 85% RH pendant 1000 heures, le taux de rétention de résistance était> 99% (la résine époxy atténuée à 32%).

(4) L'illumination de l'industrie: les phoques environnementaux extrêmes doivent surmonter quatre enfers

①Sand et protection contre la poussière: La dureté de la surface d'étanchéité doit être supérieure à HV 1500 (dureté de sable de quartz HV 1100);
②élasticité dans une large plage de températures: -60 ℃ ~ 150 ° Le module élastique fluctue <15%;
③ résistance aux prières: résistant au mazout, à la brume acide et à la corrosion par pulvérisation saline (norme MIL-STD-810G);
④Impact et résistance aux vibrations: fuite de joint zéro à une densité de vibration aléatoire de 0,04 g² / Hz.

(5) Trois avantages stratégiques du choix de LS

① Vérification de qualité militaire: Cette solution a réussi le test de sable et de poussière MIL-STD-750E militaire américain et le test d'impact à basse température MIL-STD-202;
②Cross-Media Scellage: Le même capuchon d'extrémité est compatible avec l'huile hydraulique, la graisse, le dioxyde de carbone supercritique et d'autres milieux;
③ Déploiement rapide: prend en charge le test de simulation des conditions de travail du désert / polaire de 72 heures pour accélérer l'itération de l'équipement.

comment briser la puissance destructrice des impulsions hydrauliques?

(1) Cas réel: une leçon douloureuse de fissuration collective des capuchons d'extrémité hydrauliques de 300 Robot bras

①ACCIDENT CONTATEDIE

Compagnies impliquées: Fabricant mondial de Robot Industrial ARM; Scénario de défaut: 300 bras robots déployés sur la ligne de soudage automobile. Après 6 mois de fonctionnement, le capuchon d'extrémité hydraulique du robot a été lancé et la pression du système a provoqué la fermeture de la ligne de production, et la perte de plus de 1,2 million de dollars par jour.

• Raison de la règle: l'impulsion de fonctionnement de 20 Hz est à 20 Hz. La fréquence naturelle du capuchon d'extrémité du système hydraulique 18,5 Hz forme une résonance harmonique, et l'amplitude de contrainte dépasse la limite de fatigue du matériau.

(2) Analyse technique: comment "déchirer" les capuchons finaux traditionnels par des impulsions hydrauliques

① Les données simulées révèlent des défauts mortels (basés sur l'analyse transitoire ANSYS)

• Casquette de fin classique: sous la charge d'impulsion de 20 Hz, le facteur de concentration de contrainte à la racine de la bride atteint 3,8 (220% plus élevé que les conditions statiques), et la fissure provient de la zone de pic de contrainte;
• Capure finale LS bionique: Par optimisation topologique, le poids est réduit de 30%, la rigidité est augmentée de 25%, le facteur de concentration de contrainte est réduit à 1,2.

②Data Comparaison: Castaux de fonds traditionnels et topologie LS Caps d'extrémité optimisés

(2) Analyse technique: comment "déchirer" les capuchons finaux traditionnels par des impulsions hydrauliques

① Les données simulées révèlent des défauts mortels (basés sur l'analyse transitoire ANSYS)

Casqueur de fin classique: sous la charge d'impulsion de 20 Hz, le facteur de concentration de contrainte à la racine de la bride atteint 3,8 (220% plus élevé que les conditions statiques), et la fissure provient de la zone de pic de contrainte;

• LS Bionic End Cap : Grâce à l'optimisation topologique, le poids est réduit de 30%, la rigidité est augmentée de 25% et le facteur de concentration de contrainte est réduit à 1,2.

②Data Comparaison: Castaux de fonds traditionnels et topologie LS Caps d'extrémité optimisés

trap de biocompatibilité: lorsque les ions métalliques commencent à "empoisonner" les cellules humaines

(1) Cas réel: le capuchon d'extrémité du chrome de cobalt déclenche un rappel de la FDA d'urgence

①ACCIDENT CONTATEDIE

• Rappel No.: FDA 2022 ALERTE MÉDICALE # MED-ALERT-5543 (Disponible publiquement);
• Produits impliqués: une marque de plafond d'extrémité hydraulique du genou artificiel utilisant un alliage traditionnel de chrome de cobalt (cocrmo);
• défaut mortel: les tests cliniques ont révélé qu'après 6 mois d'implantation chez le patient, le plafond d'extrémité continuait de libérer des ions Ni² + dans le liquide corporel à une concentration de 23,5 μg / L, 23 fois plus élevé que la limite de la FDA (1 μg / L), résultant en nécrose des tissus locaux.

(2) Démontage technique: "Killing invisible" libéré par les ions métalliques
① Mécanisme de toxicité

• Corrosion électrochimique: l'alliage cocrmo subit une corrosion au microcourant dans les fluides corporels (pH 7,4), tandis que les ions Ni² + continuent de précipiter;
• Cytotoxicité: Ni² + inhibe la synthèse de l'ATP mitochondriale, et le taux de survie des fibroblastes n'est que de 34% (la norme ISO 10993-5 nécessite> 70%).

②Data Comparaison: solutions traditionnelles et solutions de qualité médicale LS

(3) Solution LS: alliage de titane de qualité médicale + revêtement DLC double assurance
① Révolution des matériaux: ASTM F136 Eli Titanium Alloy

• Éléments interstitiels ultra-bas: teneur en oxygène <0,13%, teneur en fer <0,25%, éliminant la libération d'ions d'impuretés;
• Biocompatibilité: La sécrétion du facteur inflammatoire IL-6 a été réduite de 91% par cytotoxicité et tests d'allergies de l'ISO 10993-5/10.

②Surface Technologie: revêtement en carbone de type diamant (DLC)

• Protection nanométrique: revêtement DLC de 2 μm d'épaisseur (dureté HV 4000), coefficient de frottement 0,05, réduisant la génération de particules d'usure;
• Mécanisme antibactérien: le potentiel de surface négatif détruira les membranes des cellules bactériennes, et le taux antibactérien du SARM est> 99,6% (test ASTM E2149).

③ Clinical Vérification (voir FDA GLP Standard)

• Test de vieillissement accélérant: la libération de Ni² + à immersion à 10 ans simulée dans les fluides corporels est toujours <0,05 μg / L;
• Données du monde réel: 120 000 cas d'implants mondiaux ont signalé des complications liées à l'ion métallique zéro.

3D printing and five-axis precision machining: a dangerous choice for bionic parts

Dans les domaines de la fabrication de l'aviation, médicale et haut de gamme, le choix des processus de fabrication de pièces bioniques affecte directement les performances, le coût et la fiabilité des produits. l'impression 3D (fabrication supplémentaire) et l'usinage de précision à cinq axes (fabrication de soustraction) ont chacun leurs propres avantages et inconvénients. Comment choisir?

1. Comparaison des coûts: impression 3D et traitement à cinq axes

(1) Structure des coûts de l'impression 3D (SLM)
① Coûts d'équipement et de matériaux
Investissement de l'équipement: grade industriel Metal 3D Imprimante (tel que SLM 500) environ 500 000-1 000 000 000 TI6AL4V) 300-600 / kg, le taux d'utilisation est d'environ 90%
200-500 / pièce
Le post-traitement tel que l'élimination de la structure de support et la réduction des contraintes peuvent augmenter le coût total de 30% à 50%
③ Solution appropriée
Prototypage (itération rapide, coût sans moule)
Personnalisation du petit lot (<50 pièces)
Topologie complexe (possible dans le traitement traditionnel)

(2) Avantages des coûts du traitement de précision à cinq axes

① Le coût de la production de masse est considérablement réduit

Le coût unitaire est réduit de 60% avec la taille du lot (plus de 1 000 pièces).

Aucune post-traitement n'est requise, et elle peut être directement atteinte à RA0.8 μm Finition de surface

②optimiser l'utilisation des matériaux

Traitement de la forme nette (NNS), taux de déchets <20%

Aucune poudre métallique coûteuse n'est requise, utilisez directement des blancs de tiges / forge

③Lodes de certification et de conformité

s'est conformé à l'AS9100D (Aviation), ISO 13485 (médical) et autres normes

Aucune vérification de processus supplémentaire n'est requise (l'impression 3D nécessite une certification distincte)

2. Comparaison des performances: précision, force et fiabilité

(1) Limites de l'impression 3D

① Problème de porosité

SLM a une densité de 99,8%, avec des micropores (> 0,2%)

La durée de vie de la fasier est de 20% à 30% inférieure à 20% à 30% des malheurs

②anisotropy

La résistance à la liaison entre les couches est très faible et les propriétés mécaniques de l'axe Z sont réduites de 10% à 15%.

③ ③ ③Accuratie Limit

La précision optimale est de ± 50 μm et nécessite un traitement secondaire CNC pour atteindre ± 10 μm

(2) Avantages techniques de l'usinage à cinq axes

① Précision ultra-élevée (5 μm)

s'adapte aux exigences de précision ultra-élevée, telles que les lames du moteur d'avion et les implants médicaux

②Best des propriétés du matériau

Après le forgeage, la résistance à la fatigue des alliages de titane (comme β-TI) est augmentée de 30%

Pas de défauts internes, adaptés aux solutions de charge dynamique

③Best de surface de la qualité

directement traité sur RA0,4 μm (niveau du miroir), sans rejeter

3. Solutions applicables: comment choisir?

(1) Préférant à l'impression 3D

✅Complex Structures bioniques (par exemple, structure en nid d'abeille, optimisation du réseau)
✅ Prototypes rapides (1-50 pièces, cycle de R&D raccourci)
✅ Exigences de poids en lumière (30% d'économie de poids due à l'optimisation topologique)

(2) Traitement à cinq axes préféré

✅ composants aérospatiaux de haute précision (par exemple les lames de turbine, buses de carburant)
✅ ✅Low Cost Production de masse (> 100 pièces)
✅Safety - Composants critiques (par exemple, articulations artificielles, composants structurels aérospatiaux)

4. Fabrication hybride: la meilleure solution?

(1) Impression 3D Impression rugueuse Blank Five-axis Achèvement

• combinant les avantages des deux, il convient à une complexité élevée et à des pièces de haute précision
• Cas: GE Aviation Fuel Buse (corps imprimé 3D, coureur de traitement à 5 axes)

(2) Stratégie de production dynamique

• Petit lot → Impression 3D
• Production de masse → Passez à un traitement à cinq axes

résumé

La défaillance de scellant des caps d'extrémité hydrauliques et la fracture de fatigue de la technologie de la souche constitue La masse de bottes mortelle de la technologie de la tension constitue L'hydratage morte à fuir en raison de la résistance à la corrosion insuffisante du matériau, tandis que ce dernier fait que les microfissures se propagent en raison de charges cycliques à long terme, ce qui fait que perdre les articulations perdants de leurs capacités précises de contrôle de la puissance. La paire de «tueurs invisibles» cachés dans des structures précises révèle les défauts synergiques de la science des matériaux et la conception structurelle des articulations bioniques dans des conditions de travail extrêmes. Ce n'est qu'en percevant la technologie d'auto-guérison et d'étanchéité et la technologie des matériaux composites de gaz anti-toxique que le potentiel bionique des bioniques peut être vraiment libéré. ​​

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Le contenu de cette page est uniquement à des fins d'information. La série LS n'a aucune représentation ou garantie, express ou implicite, quant à l'exactitude, à l'exhaustivité ou à la validité des informations. Il ne faut pas déduire qu'un fournisseur ou un fabricant tiers fournira des paramètres de performance, des tolérances géométriques, des caractéristiques de conception spécifiques, une qualité de matériau et un type ou une fabrication via le réseau Longsheng. Il est de la responsabilité de l'acheteur de demander un devis de pièce pour déterminer les exigences spécifiques de ces pièces. Veuillez nous contacter pour plus d'informations .

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Gloria

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