Die in Industrierobotern hauptsächlich verwendeten Materialien variieren je nach ihrer strukturellen Funktion, den Belastungsanforderungen, den Anforderungen an das Gewicht und der Betriebsumgebung.
Metallische Materialien
Kohlenstoffbaustahl und legierter Baustahl: Hohe Festigkeit, hoher Elastizitätsmodul und starke Verformungsbeständigkeit; weit verbreitet in tragenden Strukturen wie Roboterbasen und -armen. Besonders häufig bei Hochleistungs-Industrierobotern (z. B. Schweißrobotern in der Automobilindustrie).
Aluminiumlegierungen (z. B. 6061/7075): Geringe Dichte und hohe spezifische Festigkeit, wodurch das Gewicht erheblich reduziert und die Bewegungsgeschwindigkeit und Energieeffizienz verbessert werden; Wird häufig in kollaborativen Robotern, Unterarmen und beweglichen Teilen verwendet. Seltene und edle Aluminiumlegierungen mit Lithiumzusatz können den Elastizitätsmodul und das E/ρ-Verhältnis weiter verbessern.
Gusseisen/Sphäroguss: Wird in Komponenten wie Sockeln verwendet; Verfügt über eine hohe Steifigkeit und gute Vibrationsdämpfungsleistung und eignet sich für einen hochpräzisen und stabilen Betrieb.
Titanlegierungen: Hohe Festigkeit und geringes Gewicht; Wird in der Luft- und Raumfahrt oder bei Spezialrobotern-verwendet, ist jedoch mit höheren Kosten verbunden.
Verbundwerkstoffe
Faser-verstärkte Verbundwerkstoffe (z. B. kohlefaserverstärktes Harz): verfügen über eine extrem hohe spezifische Steifigkeit (E/ρ) und hohe Dämpfungseigenschaften, wodurch Vibrationen bei Bewegungen mit hoher{1}}Geschwindigkeit wirksam unterdrückt werden, wodurch sie für Hochleistungsroboter mit hoher -Dynamik-geeignet sind.
Borfaser-verstärkte Aluminiumlegierungen und Graphitfaser-verstärkte Magnesiumlegierungen: Mit E/ρ-Verhältnissen über 11,4 × 10⁷ sind sie zwar teuer, werden aber nach und nach in High-End-Anwendungen eingesetzt.
Andere funktionelle Materialien
Keramik: Wird in kleinen, hochpräzisen Roboterarmen verwendet und bietet hervorragende Dimensionsstabilität und Verschleißfestigkeit. Allerdings sind sie spröde und schwer zu verarbeiten und befinden sich derzeit noch im Versuchsstadium.
Viskoelastische -Dämpfungsmaterialien: Werden zur Dämpfung der Beschränkungsschicht von Verbindungen verwendet, wodurch die Roboterdynamik erheblich verbessert und Vibrationen reduziert werden.
Spezielle technische Kunststoffe (z. B. PEEK, LCP): Werden in Zahnrädern, Gelenken, Steckverbindern und anderen Komponenten verwendet und vereinen geringes Gewicht, Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit, wodurch sie sich besonders für die Präzisionsstrukturen humanoider Roboter eignen.