没有一种满足所有要求的“全能”材料能够用于制作机械丝绳。不同应用对绞合丝绳的要求通常有所差异，因此丝绳的用途不同，其所用的生产材料也就不同。例如，钨就是一种制作丝绳的材料。钨（也称为Wolfram，化学符号为W，原子序数为74），是熔点最高的金属。因此，钨（一种稀土金属）常用于灯泡灯丝、X射线管和弧焊电极。由于具有如此独特的机械性能，钨已成为当今许多尖端医疗器械（包括手术机器人）制造中不可或缺的组成部分。

超细钨丝已成为现代手术机器人所用微型机械丝绳的首选制作材料，这主要是因为钨具有抗疲劳性和出色的抗拉强度。凭借钨的出色柔性和耐磨性，这些创新的外科手术应用创造了奇迹。反观，如果此类机器人医疗器械使用不锈钢丝绳，则它们的使用寿命就会大大缩短，而且手术失败的可能性也会增加。

同样，也可以用这种钨丝绳来驱动人类手臂、肘部和手腕的运动。由钨丝绳来驱动外科医生的骨骼肌肉运动，而不是像以往一样由医生自己的身体来驱动，这样机器人就可以减轻医生的负担，让医生在施行多台手术后也不会感到疲乏和劳累。

钨丝绳的优点

随着这些结构复杂的钨丝绳的尺寸越来越小，开发工程师对所用的材料也提出了更高的要求，其性能要比标准不锈钢更好。

现今医疗器械应用中的微型钨丝绳是由数百根细丝构成的直径仅半毫米的丝绳。在该直径范围内，整个丝绳结构可以包含多达200条、甚至多达700条以上的单根钨丝。这种丝绳结构中单根细丝直径最小可以达到0.0005英寸，一根人类发丝的直径还要小六倍，真是非常细。

钨具有长期成本效益。客观而言，虽然钨丝绳的初始成本高于同等的不锈钢丝绳，但随着时间的推移，其性能表现将优于不锈钢丝绳，因此，钨的长期成本效益较高。

凭借使用寿命长和柔性这两大主要优点，钨成为了制造医用和工业用微型机械丝绳的更具成本效益的材料。

钨的使用寿命。由于钨具有强韧、柔性和耐高温性的特质，其制成的钨丝绳坚固耐用，在长时间内无需维护或更换。首先，钨是人类已知的最强韧的材料之一。钻石的莫氏硬度为10，钨的莫氏硬度为9，而相比之下，不锈钢的莫氏硬度约为6。

钨的柔性。钨在小于1毫米的弯曲半径下具有无与伦比的柔性。而不锈钢丝绳在同样的极小弯曲半径下可能会由于多次循环的弯曲应力而失效。

在要求具备良好耐温性和优异抗拉强度的机械丝绳应用中，钨的表现依然出色。316不锈钢在2,500–2,550°F温度下就会熔化，而钨在温度达到6,192°F时才会熔化，由此可见钨对极端温度的耐受性比316不锈钢高2.5倍。

钨丝绳的结构

随着丝绳在医疗机器人和医疗器械的应用中承受的负荷越来越大，其结构也不断优化改进。以往常用的1×7、7×7、7×19结构已被更精密复杂的绞合丝绳（例如7×37、19×19和19×37）取代，不仅在前身的基础上提高了抗拉强度，同时也增加了高模量和出色的柔性，可满足现今外科器械更严苛的应用要求。更值得一提的是，制作直径半毫米、19×37结构的丝绳需要采用直径仅0.0005英寸的细丝，这种细度几乎肉眼不可见。

这种开创性的结构对丝绳的制造提出了越来越高的要求。从科研、人力和时间投入的角度来分析，也就不难理解为何制造商会采用钨来制作这些设计新颖精良的创新丝绳，以延长丝绳的使用寿命。

钨丝绳的生产加工

要制成如此微细的钨丝绳，需要具备更扎实的技术实力将钨丝绞合在一起。毕竟，制造商仅掌握钨丝绳的生产工艺是不够的，还必须具备相应的专业知识，以优化超细钨丝绳的技术参数，例如捻距、刚度和预成型。

捻距。捻距是指单丝围绕绳芯扭捻一圈的直线距离。由于这些超细钨丝绳使用的细丝直径太小，因此制造商必须采用更小的捻距，以确保丝绳组件发挥正常的功能。如果没有达到所需的捻距，那么丝绳在使用中就容易出现磨损或“笼状畸变”。

预成型。预成型有助于防止钨丝绳失效，捻距是预成型的重要参数。预成型是在钨丝闭合之前使绳股或丝绳呈正弦波形的工序。预成型会影响刚度，并确保每根钨丝相互配合以形成无缝捻合的丝绳。但对于直径仅半毫米的钨丝绳而言，由于其加工复杂性，预成型工序会非常有难度。另外还有一种替代预成型的加工方法 — 丝绳外径模锻，可以将钨丝和绳股保持在适当位置，以最大程度地减小磨损及其它不良影响。

机械钨丝绳的未来发展前景

预计到2025年，全球超细钨丝市场将翻一番。钨丝在医疗器械制造中的应用日益普遍，同时在需要能够承受各种苛刻条件的超细钨丝的各种应用中，钨也成为了一种越来越受欢迎的材料。

预计在未来十年甚至更长的时间里，钨丝绳会变得越来越微细，这将推动现有制造技术的发展，对全球工程技术的需求也将不断增长。随着钨机械丝绳在众多行业中的广泛应用，工程师有责任充分发挥复杂材料的潜力，并以无限的规模和能力开创医疗器械和工业设备的新时代。