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Hallo alle,

ich habe im Studium die Aufgabe bekommen ein "Handgelenk" für den Greifarm eines Unterwasserroboters zu konstruieren. So weit so gut, das Grundkonzept steht, doch jetzt hab ich Probleme an entsprechende Richtlinien zu kommen was Werkstoffe etc. angeht.
Einsatzgebiet ist Salzwasser, was wird da normal angewendet, spontan würde ich auf Titan oder AlMg Leigerungen tippen.

Ein Problem hab ich noch bei der Lagerung. Ein Gelenk sollte natürlich beweglich sein. Aber eine Wälzlagerung wird wohl kaum Sinn machen?
Würde ein Gleitlager bevorzugen, welche Werkstoffkombinationen würden in dem Umgebungsmedium sinn machen?

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Hallo Daniel,

Titan ist teuer und schwer zu verarbeiten, seewasserbeständigen Aluminium ist einfacher aber natürlich nicht so stabil. Es kommt ein bischen auf den Einsatz an. Sind 50m Wassertiefe oder 5000m gefragt.
In Frage komt evtl. auch V4A Stahl, aber damit denne ich mich nicht so gut aus.

Wie du schreibst, ich würde auch einem Gleitlager den Vorzug geben. Schau mal ob du mit Gleitlagern von Igus etwas anfangen kannst (iglidur X ist der Extremwerkstoff). Da hast du keine Korrosionsprobleme, deine Bewegungsgeschwindigkeiten sind gering, und das Wasser bildet gleich einen Schmierfilm.

HTH
Michael

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Wassertiefe ist so ca. 40 Meter.

Die Bewegung sollte am besten über Hydraulik laufen. Da gibt es sicherlich Vorschriften für Dichtigkeit etc..
Oder doch lieber Pneumatisch?

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Hallo Daniel,

Hmmmm....

Im Fehlerfall von Pneumatik hast du ein paar Blasen.
Im Fehlerfall von Hydraulik eine Ölpest..... na ja , eine winzige.

Zudem ist Pneumatik gängiger für kleine Kräfte, hat halt den Nachteil, daß sich die Zylinder bei Last evtl. ruckartig bewegen.

HTH
Michael

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Muss es denn Metall sein, oder kannst Du auch Kunststoff verbauen?
Soll dieser Greifarm nur fur kurze Zeit (Tageseinsaetze oder so) im Wasser sein oder fuer laengere Zeit.

Wenn es um Korrosion geht, dann bedenke, dass solange das teil unter Wasser ist, keine Korrosion einsetzt. wo keine luft, da keine Korrosion. unter wasser stoert dich seebewuchs.

Koenntest du den Arm auch beschichten? z.b. mit polyure oder polyurethan), die zwar nicht als anti fouling dienen, aber leichter ansetzenden Seebeuchs abhalten koennen.

hast du schon an elektrolyse gedacht? koennte das ein problem fuer dich sein?

ein paar fragen vorm einschlafen :-)

beste gruesse, christoph

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Naja die Umgebungsvariablen konnten wir uns selbst vorgeben.
Es sieht eigentlich so aus, dass wir die Aufgabenstellung selbst definiert haben und lediglich die Vorgabe hatten, dass das Ding rotation um 2 Achsen und Translation entlang der 3. Achse durchführt. Die Rotation so im Bereich +/- 30°.

Wir haben uns halt für ein "Handgelenk" eines Unterwasser Roboters entschieden (toll wenn man sich die Aufgabenstellung selbst definieren kann).
In unserem fiktiven Szenario wird das Gerät bei der Montage der Offshore Windparks in Nord- und Ostsee eingesetzt. Also Wassertiefen bis vielleicht 40 Meter, unter Wasser Zeiten von wenigen Studen, dafür aber täglich.

Da ich Maschbauer bin wäre wohl irgendwas metallisches aus verschiedenen Gründen vorzuziehen  .
AlMg Legierungen sind ja durchaus Seewasserbeständig und die Kräfte sind eher gering (Vorgabe, dass der Greifer 3 kg heben können muss) daher macht die geringe Festigkeit nicht unbedingt die Probleme.

Das problem der "ruckelnden" Pneumatik ließe sich doch sicherlich mit doppelt wirkenden Zylindern beheben, oder?

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Hi !

Pneumatik in einer Tiefe von 40 Metern ?
Schonmal drüber nachgedacht was für ein Druck in
40 Metern herrscht ?
Da kannst mal
Pneumatikkomponenten suchen die ein Eindringen von Wasser in
der Tiefe verhindern bzw. Schläuche die nicht zusammengedrückt werden.
Ob Du da mit normalen Kolben von der Stange auskommst ?
Nicht das dein Robi Ohrensausen bekommt 

Gruß
Ralf

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Die Faulheit hat der Herr vor den Verstand gesetzt. 
 

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Hallo Ralf,

in 40m Tiefe herrscht ein Druck von 5 bar (4 bar mehr als an der Oberfläche). Da Pneumatikkomponenten problemlos bis 10bar betrieben werden können, kann ich momentan kein Problem erkennen, warum Wasser eindringen sollte. Oder warum die Schläuche mit einem Innendruck von 8-10bar platt werden sollten. Oder irre ich mich? Bitte hilf mir, wenn ich einem Denkfehler unterliege.

Viele Grüße
Michael

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Sehr gut Seewasser beständig sind Kupfer-Nickel Legierungen, da diese Legierungen sich in der elektrochemischen Spannungsreihe in der Nähe von 0 V befinden

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Freundliche Grüsse - Eberhard Willach

Gott gebe mir die Gelassenheit, Dinge hinzunehmen, die ich nicht ändern kann,
den Mut, Dinge zu ändern, die ich ändern kann,
und die Weisheit, das eine von dem anderen zu unterscheiden.
(Reinhold Niebuhr, 1943)

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grmpf....
Verfluchte Einheiten 

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Die Faulheit hat der Herr vor den Verstand gesetzt. 
 

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Zitat:

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Original erstellt von KYD:
...solange das teil unter Wasser ist, keine Korrosion einsetzt.
...wo keine luft, da keine Korrosion. ...
hast du schon an elektrolyse gedacht?

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So einfach ist es leider nicht! Bitte keinen Unsinn posten.

In Wasser, besonders in bewegtem Wassser mit Kontakt zur Luft (Meerwasser!), ist jede Menge Sauerstoff gelöst! Da kannst Du bei der Korrosion zusehen! Schon bei Einzelmetall.

In Kombinationen verschiedener Metalle fließt dann Strom und es kommt zu Elektrokorrosion, die meist noch viel heftiger ist, zumindest am unedleren Metall.

"Elektrolyse" bezieht sich mehr auf die Vorgänge in der Flüssigkeit.

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~ Roland

www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Elektrolyse beduetet. dass in einer Fluessigkeit (das Elektrolyt, hier seewasser) elektronen vom unedlem metall (der anode, meist zink und opferanode genannt) zu dem edleren metall (der kathode) wandern. Es ist auch nicht "zumeist" an unedleren metallen, sondern immer an unedleren Metallen. :-) Dort, wo sich unterschiedliche Metalle nahe beeinander befinden, wird das unedlere metall angegriffen. daher die Opferanoden, die aus besonders unedlem metall einfach zum wegkorrodieren angehaengt werden.
damit sich sauerstoff in relativ tiefem seewasser loest, muss der greifarm schon interessante geschwindigekiten oder beschleunigungen durchfuehren koennen. mit sicherheit ist das nicht der fall, sondern er wird sich eher behebig bewegen. reissende stroemungen sind in der tiefe wohl auch nicht zu erwarten. daher stehe ich zu meiner aussage: solange das teil unter wasser ist, keine korrosion. aber natuerlich stimme ich mit dir ueberein, dass das metall trotzdem noch bearbeitet werden muss., schliesslich wird es ja auch aus dem wasser herausgeholt und an feuchten stellen gelagert. unwahrscheinlich, dass man es nach einem einsatz "trocken foehnt" ;-)
ich wuerde es wie gesagt mit einem polyurethan ueberziehen.
naja, jetzt koennen wir ja beide nochmal nach elektrolyse googlen. ;-)
wuerde mich wundern, wenn ich mich da so sehr geirrt habe. ansonsten hoert siech elektrokorrosion aber ja auch sehr schneidig an.

Liebe Gruesse, Christoph

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Servus Christoph,
also nach meinem Wissenstand ist eine Elektrolyse eine aufspaltung einer Verbindung durch einfluß eines angelegten Stromes, das was du da aber erklärst ist eigentlich ein Galvanisches Element, hier fließt Strom aufgrund der Materialpaarung (Spannungsreie) in verbindung mit einer Flüssigkeit. Sprich das unedlere Element löst sich auf das edlere bleibt beständig. Dieser Effekt wird im Korrosionschutz ausgenützt, indem man eine Opferanode bewußt der Korrosion ausgesetzt wird. Das Bauteil wird aber geschützt. Auch brauchen die Teile nicht mal nahe beieinander sein, siehe Erdbehälter.
Gruß Günni

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Moinsen Guenni,
Danke, dass Du das alles nochmal erklaert hast.
Galvanische Korrosion: Absolut!
Das wird meines Wissens nach halt auch als Elektrolyse bezeichnet.
Zumindest findet man das so auf ein paar webpages, wenn man nach "Elektrolyse

"galvanische korrosion"" googlet.

z.B. http://www.fischerpanda.de/doc/deu/products/79E8CD3ED42F1B26C12570C0002F5DC1

Da steht:

"Bei einem hohen Salzgehalt und tropischen Temperaturen des Seewassers steigt die Gefahr,

dass Metalle durch die galvanische Korrosion (Elektrolyse) angegriffen werden."

ganz alleine stehe ich also immerhin nicht da.

auf wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyse   

steht:

"Unter Elektrolyse versteht man die Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter der

Einwirkung des elektrischen Stroms."

Das hast du ja fast wortgleich formuliert, dann muss es ja stimmen. auf galvanische

korrosion wende ich das so an: 2 metalle mit unterschiedlich hohem potential --> spannung

--> strom. das klappt doch. elektrolyse

"Auch die Galvanik beruht auf Elektrolysen." schreiben die da noch.

aber auch:
"Während man durch eine Elektrolyse eine Trennung einzelner Moleküle oder Bindungen

erzwingt, baut sich gleichzeitig ein galvanisches Element auf, dessen Spannung der

Elektrolyse entgegenwirkt"

hmm, das verstehe ich nun nicht genau. aber egal, ich hab schon zu viel geschrieben. sach

mir, Guenni, kann ich galvanische korrosion jetzt als elektrolyse bezeichnen? was meinst

du?

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"..., baut sich gleichzeitig ein galvanisches Element auf, dessen Spannung der Elektrolyse entgegenwirkt."

Mmh, hab ich natürlich auch gelesen, genau wie Du empfohlen hast 

Wie schon gesagt, Elektrolyse bezeichnet IMHO die Vorgäge in der Flüssigkeit. Kennzeichen der Elektrolyse ist, dass die Flüssigkeit infolge ihres Gehaltes an Ionen elektrisch leitend ist - wie z.B: auch Meerwasser oder aber auch das Bad für die Erzeuguzng von Elektrolytkupfer .

Elektrolyse hat nicht zwangsläufig die Korrosion der Elektroden zur Folge; diese können z.B. auch aus Platin sein, wenn es z.B. nur darum geht, per Elektrolyse aus der Lösung Gas zu erzeugen.

Kommt es aber zur Reaktion der Elektroden mit den Ionen aus der Flüssigkeit (es kann auch eine Paste sein) entsteht ein galvanisches Element. Und das kann Strom abgeben - wenn der denn fließen darf.  Infolge des Elektronenaustauschs mit den Ionen an der eingetauchten Oberfläche verändert sich das elektrische Potential in dem Metall und der Vorgang kommt dann bei einer für diese Materialkombination typischen Spannung zum Stillstand. Erst wenn das Potential abgenommen wird (Stromentnahme aus dem galvanischen Element, Kontakt bei der Kontaktkorrosion) geht der Vorgang weiter.

Übrigens: Was der bis in große Tiefen vorhandene Sauerstoffgehalt des Wassers (Was atmen wohl Fische? ) mit der Geschwindigkeit des Roboters zu tun hat, ist mir ein Rätsel.

Zum Glück gibt es Bereiche, da ist es egal, was sich schneidiger anhört - wenn es nur stimmt. Und, übrigens, neben dem Internet gibt es auch noch das richtige Leben, die normale Erfahrung und - ganz altmodisch - Schulwissen und Bücher. Try it, Dude, it's great!

------------------
~ Roland

www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Guten Morgen zusammen,
eigentlich sind das Haarspaltereien, aber streng nach definition ist eine Elektrolyse dann vorhanden, wenn dem Element, Aufbau etc + Ionenleiter von ausen die Spannung Strom aufgegeben wird. Galvanisch ist es dann wenn sich der Strom Spannung durch die Materialpaarung hervorgerufen wird. In beiden Fällen fließt ein Strom. Außerdem würde ich bei sollchen Sachen nicht immer dem Internet vertrauen, da hier oft wiedersprüchliches zu finden ist und man nicht jeder Quelle Vertrauen schenken kann. Aber dafür können wir uns ja hier streiten.
Ich wollte übrigens keinem auf den Schlipps tretten, eigentlich wollte ich nur die Begriffe richtig stellen, die Erklärung dazu ist ja richtig.
Gruß Günni

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was vergessen, laut vikipedia wird es genau so erklärt, man muß nur ganz genau lesen, da es wirklich nur auf ein paar Wörter ankommt.

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Hi Jungs,
ich ziehe erstmal meine Aussage zurueck, dass unter Wasser keine korrosion durch Luft/Wasser stattfindet. Das stimmt natuerlich nicht. Und darum ging es Roland natuerlich. Ich hab ja noch versucht, mich da rauszuwinden, hat aber mal gar nicht geklappt. Es stimmt allerdings auch nicht, dass man Korrosion dieser Art unter Wasser zusehen koennte. Sonst wuerde es doch keine langjaehrigen Stahlwracks geben.
Man kann halt ueber Korrosion jeglicher Art ganze Buecher schreiben, und damit haben wir hier ja schon fast angefangen ;-)
Ich bin mir sicher, ich wollte eigentlich irgendwie eine Mischung aus allem schreiben, dann haette es Sinn ergeben. Irgtendwas ala: erst mit polyurethan ueberziehen und dann kann man die korrosion vergessen, oder so. und selbst das koennte man ja so nicht stehen lassen. ich weiss es nicht mehr. es schien schon spaet gewesen zu sein.

Zu Euren Tips, dass man nicht alles im Internet suchen sollte kann ich nur sagen, dass ihr schon unterscheiden muesst, ob ich auf ne quelle zur erklaerung im internet verweise, oder ob ich meine infos daher beziehe. auf ein Buch kann ich zur erklaerung schlecht verlinken.
galvanische korrosion als elektrolyse zu bezeichnen scheint ein "anerkannter" fehler zu sein. Ich habe schon rechnungen von expertenfirmen ueber "elektrolytische untersuchungen" gesehen. und da ging es um anzahl und lage der opfernaoden. aber jetzt bin ich da ja aufgeklaert.

vom gang nach canossa gruesst,

christoph

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Da wo dies ja jetzt geklärt ist bleibt meine Frage:

Welcher Werkstoff ist am Besten?

Das Gehäuse sollte natürlich aus einem möglichst günstigen Werkstoff sein und nicht zu schwer werden.
Dem entgegen müssten die Bolzen aus einem festen Werkstoff sein (sind nicht sehr groß wegen der kleinen Baugröße der ganzen Baugruppe).

AlMg fürs Gehäuse?
Titan (welche Legierung) für die Bolzen?

Wo bekomm ich die Festigkeitskenndaten? Habe den Roloff Matek hier, aber da steht ja bei weitem nicht alles drin...

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