當下的中國工業(yè)體系是全世界最為完整的國家，工業(yè)看似離普通人很遠，卻又圍繞在大家身邊。全球工業(yè)已經(jīng)開始往自動化和智能化方向發(fā)展，期間需要各種新材料的加入和新技術(shù)的突破。碳纖維復合材料就是近20年在中國工業(yè)發(fā)展中備受關(guān)注的一種新材料，它的工業(yè)應用早已遍布全球，比如碳纖維機械臂。碳纖維機械臂憑借出色的耐用性，可完成重復度較高的工作，本文智上新材料將從耐疲勞性這個角度對碳纖維機械臂做一個深入的介紹。

　　碳纖維機械臂的應用場景主要有哪些？

　　碳纖維機械臂的性能優(yōu)勢在于高強度重量比和極好的耐疲勞性，在使用中可以高效完成極高的精度操作，因此在多個領(lǐng)域或行業(yè)體現(xiàn)出較高的應用價值，在下面這些場景里都可以出色的完成多項工作。

　　1、自動化制造場景：碳纖維機械臂的輕量化特性可以在高速配裝線上使用，完成加速和減速操作；高剛度和低熱膨脹適合完成高精度操作任務(wù)，如焊接、噴漆等；輕量化和耐疲勞性可以減少電機和設(shè)備磨損，完成高完成重復性較高的取放工作。

　　2、航空航天和國防領(lǐng)域：衛(wèi)星和其他航空航天部件的組裝中需要高精度和低污染，碳纖維機械臂可以適用；碳纖維機械臂的輕量化，可以以最小的能耗執(zhí)行維護或檢查任務(wù)；另外碳纖維機械臂還可以安裝在無人機或無人車輛上，用于執(zhí)行物體操縱、傳感器部署或偵察等任務(wù)。

　　3、醫(yī)療保健行業(yè)：碳纖維機械臂因其精度、剛度和生物相容性較好，而用于手術(shù)系統(tǒng)；碳纖維機械臂通過協(xié)助患者進行運動練習來輔助物理治療和康復；另外碳纖維的X射線可透特性使其適用于集成到CT或MRI機器中的機械臂中。

　　4、電子及半導體制造行業(yè)：碳纖維機械臂由于其精確的運動和振動阻尼而可以處理半導體和微芯片等精密部件；出色的耐腐蝕性和無污染性，適用于高端研究的潔凈室內(nèi)。

　　5、汽車行業(yè)：碳纖維機械臂可用于焊接、噴漆和裝配車輛部件，以降低能耗并提高速度，還可以用于需要高精度的無損測試或質(zhì)量保證任務(wù)。

　　碳纖維機械臂耐疲勞性較金屬機械臂更好嗎？

　　在實際使用中，通過與金屬機械臂對比發(fā)現(xiàn)，碳纖維機械臂通常表現(xiàn)出更好的耐疲勞性，在負載范圍內(nèi)，碳纖維機械臂的耐疲勞性是金屬機械臂的好幾倍。產(chǎn)生這一應用結(jié)果的原因其實并不復雜，可以從材料自身性能上進行了解。

　　1、碳纖維機械臂：碳纖維復合材料自身具有極好的耐疲勞性，材料自身結(jié)構(gòu)使其能夠承受重復的應力循環(huán)，而且輕量化特性可以減少零部件的慣性力，降低相鄰部件的磨損，進一步提高耐疲勞效果。另外碳纖維復合材料的耐腐蝕性較好，還有一定的抗氧化性，可以在多種環(huán)境下長時間使用。

　　2、金屬機械臂：金屬機械臂多有鋁、鋼和鈦等金屬制作，這些金屬在承受較高循環(huán)應力時，通常更容易出現(xiàn)疲勞失效，即便是太空領(lǐng)域中大熱的鈦合金同樣面臨這個問題。金屬的應變和磨損，加上熱膨脹系數(shù)較高，不耐腐蝕和氧化，發(fā)生疲勞失效的可能性更高一些。

　　不過碳纖維機械臂并不能完全取代金屬機械臂，在負載類型為拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)時，碳纖維機械臂更為適合，而金屬機械臂比碳纖維機械臂有更好的抗沖擊性和延展性。碳纖維機械臂造價更高，而且本身較脆，在高承載場景并不是適用。

　　碳纖維機械臂重復操作上億次是否會損壞？

　　從理論角度來說，符合要求的碳纖維機械臂在使用中，可重復完成上億次的操作，加上后續(xù)的維護和保養(yǎng)，使用壽命可達15-20年之久。當然在實際使用中，關(guān)乎其使用壽命的因素還有很多，需要對此進行一定的了解。

　　1、材料質(zhì)量和設(shè)計：經(jīng)過精心設(shè)計的纖維取向和樹脂系統(tǒng)的高質(zhì)量碳纖維機械臂才能承受上億次的疲勞循環(huán)。設(shè)計階段應當避免應力過于集中的問題，選擇品級較高的碳纖維和樹脂，還需要優(yōu)化機械臂的物理結(jié)構(gòu)。

　　2、負載和應力水平：碳纖維機械臂在中等循環(huán)應力下具有出色的耐疲勞性能，但如果持續(xù)承受接近其最大拉伸或壓縮極限的載荷，很快會出現(xiàn)損傷，如微裂紋和分層，導致碳纖維機械臂疲勞失效。

　　3、環(huán)境條件：長期暴露于高溫、紫外線輻射、潮濕或腐蝕性化學物質(zhì)下樹脂基體會發(fā)生降解，與纖維之間的結(jié)合減弱，影響碳纖維機械臂的使用候命，因此可以在制作碳纖維機械臂時，可以涂上防護涂層，降低周遭環(huán)境影響。

　　4、維護與檢查：定期檢查可以識別早期損壞跡象，例如微裂紋、分層或磨損，分析問題原因，優(yōu)化生產(chǎn)流程，為碳纖維機械臂的后續(xù)使用帶來改善。

　　智上新材料曾經(jīng)為一些企業(yè)定制生產(chǎn)過多款造型的碳纖維機械臂，有可伸縮類型機械手臂，也有機械人的關(guān)節(jié)部件，制作難度較板材和管材高上許多。這些碳纖維機械臂零部件想要長久使用，具有不小的難度。設(shè)計和制造環(huán)節(jié)可以一定程度的提高使用壽命，但在實際應用中往往會因為設(shè)備過載、環(huán)境因素、操作不當?shù)葐栴}提前損壞，因此企業(yè)需要提高生產(chǎn)流程管理的能力，最終實現(xiàn)高效生產(chǎn)。