Jak vybrat správný materiál pro stavbu bojového robota

Výběr správného materiálu je jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při stavbě bojového robota. Správná volba rozhoduje o tom, zda robot přežije drtivý úder, zda bude dostatečně rychlý a zda se vůbec vejde do váhového limitu. Výběr závisí především na třech faktorech: na jakou část robota materiál použijete, v jaké váhové kategorii soutěžíte a jaká je strategie vašeho robota.

Rozdělení materiálů podle použití

Každá část robota má jinou funkci a vyžaduje jiné vlastnosti materiálu.

Šasi (Rám) robota

Šasi je kostra robota, která drží vše pohromadě. Musí být pevné, ale zároveň co nejlehčí, aby zbylo co nejvíce váhy na pancíř a zbraň.

  • Hliníkové slitiny (např. 6061, 7075): Velmi populární volba pro většinu váhových kategorií. Nabízí skvělý poměr pevnosti a hmotnosti, snadno se obrábí a je cenově dostupný. Slitina 7075 je výrazně pevnější než 6061, ale také dražší a hůře se svařuje.
  • Plasty pro 3D tisk (PETG, Nylon, Polykarbonát): Dominují v lehčích kategoriích (do 1,5 kg). Umožňují vytvářet složité a optimalizované tvary. PETG je skvělý začátečnický materiál, Nylon a Polykarbonát (PC) nabízejí extrémní odolnost proti nárazu a prasknutí.
  • Polykarbonát (např. Lexan): Vynikající pro svou extrémní odolnost proti nárazu. Často se používá v kombinaci s kovovým rámem.
  • Ocel: Používá se méně často kvůli vysoké hmotnosti, ale pro některé specifické, velmi robustní konstrukce, může být vhodná.

Doporučení: Pro lehké váhy (do 3 liber / 1,36 kg) je ideální 3D tisk z PETG nebo Nylonu. Pro těžší kategorie (od 15 liber / 6,8 kg výše) je standardem obráběný hliník 6061 nebo 7075.

Pancíř (Armor) robota

Úkolem pancíře je odolat úderům soupeře. Musí být tvrdý, aby odolal průrazu, a houževnatý, aby nepraskl.

  • Ocel odolná proti otěru (Hardox, AR500): Zlatý standard pro ochranu proti rotačním zbraním. Je extrémně tvrdá a relativně levná, ale velmi těžká. Ideální pro přední pancíř nebo nejvíce exponovaná místa.
  • Titan (Grade 5, 6Al-4V): Má zhruba poloviční hustotu než ocel, ale stále vynikající pevnost. Je to prémiový materiál, který nabízí skvělou ochranu při výrazné úspoře hmotnosti. Jeho nevýhodou je vysoká cena a obtížné obrábění.
  • Hliníková slitina 7075: Může sloužit jako lehčí pancíř, ale proti ocelovým zbraním neposkytuje dostatečnou ochranu. Je vhodný spíše proti jiným hliníkovým zbraním nebo jako dodatečná vrstva.
  • UHMW-PE (Polyethylen s ultra vysokou molekulovou hmotností): Velmi lehký plast, který skvěle pohlcuje energii nárazu. I když ho rotační zbraň prořízne, materiál nepraskne a často se „zahojí“ teplem z tření. Používá se jako boční nebo zadní pancíř, kde se neočekávají přímé zásahy.

Doporučení: Pokud je váha na prvním místě, použijte titan. Pokud je rozpočet omezený, ale potřebujete maximální ochranu, volte ocel AR500. UHMW-PE je skvělý pro méně kritické části.

Zbraně robota

Materiál zbraně se liší podle jejího typu.

  • Rotační zbraně (Spinners):
    • Ocel S7: Nástrojová ocel, která je extrémně houževnatá a odolná proti nárazům. Je to nejlepší volba pro rotační zbraně, které mají přežít srážku s jinou ocelovou zbraní.
    • Ocel AR500: Levnější alternativa k S7. Je tvrdší, ale křehčí. Dobrá pro začátek, ale náchylnější k prasknutí při nárazu.
    • Hliník 7075: Používá se pro velmi rychlé rotační zbraně v lehčích kategoriích, kde je cílem spíše odhodit soupeře než ho rozbít.
  • Vystřelovače (Flippers) a Zvedáky (Lifters):
    • Nejdůležitější je rameno flipperu. Často se používá hliník 7075 nebo ocel pro maximální tuhost, aby se energie přenesla do soupeře a ne do ohýbání ramene.
  • Kladiva:
    • Hlava kladiva musí být z extrémně tvrdého materiálu. Používá se tvrzená nástrojová ocel (S7) nebo jiné ocelové slitiny.

Výběr podle strategie
a váhové kategorie

  • Robot „Spinner“: Většina váhy musí padnout na zbraň a pohon. Šasi by mělo být co nejlehčí (hliník, 3D tisk) a pancíř co nejodolnější (ocel AR500, titan) na místech, kde hrozí zásah.
  • Robot „Flipper“ nebo kontrolní robot: Zbraň je relativně lehká, takže více váhy zbývá na robustní šasi a odolný pancíř. Cílem je přežít údery a kontrolovat soupeře. Zde se často uplatní silné hliníkové rámy a pláty z titanu nebo UHMW-PE.
  • Lehké váhové kategorie (do 3 liber): Dominují zde 3D tištěné plasty (PETG, Nylon) a polykarbonát. Váha je tak kritická, že se kovy používají téměř výhradně na zbraně a motory.
  • Těžké váhové kategorie (250 liber / 113 kg – BattleBots): Zde je standardem kombinace obráběného hliníku 7075 pro šasi a plátů z oceli AR500 nebo titanu jako pancíře. Zbraně jsou téměř výhradně z nástrojové oceli S7.

Praktický postup pro výběr

  1. Stanovte si rozpočet a váhový limit.
  2. Rozhodněte se pro typ a strategii robota.
  3. Proveďte „váhovou rozvahu“: Odhadněte, kolik budou vážit povinné komponenty (motory, baterie, elektronika).
  4. Zbytek váhy rozdělte: Na základě strategie přidělte zbývající váhu mezi zbraň, pancíř a šasi.
  5. Vyberte konkrétní materiály: S ohledem na přidělenou váhu a funkci jednotlivých částí vyberte nejvhodnější materiály z výše uvedeného seznamu.