Přesná, stabilní převodovka vyrobená 3D tiskem – cenově výhodné součásti pro astrofotografii

• Co bylo potřeba: převodovka, která otočí zařízení s kamerou a objektivem o 360° za 24 hodin.
• Výrobní proces: Vytlačování vláken (FDM)
• Požadavky: nákladově efektivní, různé, ale přesné rychlosti otáčení, vysoká stabilita zařízení.
• Materiál: iglidur® i150
• Průmysl: výroba, zpracování a distribuce plastů Astrofotografie
• Úspěch díky spolupráci: vysoká přesnost, stabilita a odolnost proti oděru, nízké tření díky přítlačným podložkám.

Přehled aplikace:
V astrofotografii se různá nebeská tělesa zobrazují pomocí dlouhé expozice a ukládají na vhodné médium. Každý, kdo někdy měnil expoziční čas na svém vlastním digitálním fotoaparátu nebo mobilním telefonu, ví, že fotografie pořízené s dlouhým expozičním časem mohou být "rozmazané" minimálními změnami. Protože se Země otáčí kolem své osy, je tato rotace problémem i pro dlouhé expoziční časy používané v astrofotografii. Pan van Hove ze společnosti vhw Digitalart vyvinul zařízení, které kompenzuje rotaci Země, aby bylo možné zobrazit motivy na obloze v jejich reálné podobě. Požadavky na plastovou převodovku byly otáčení o 360 stupňů přesně za 24 hodin, dostatečná nosnost pro kameru a objektiv a také vysoká stabilita a odolnost jednotlivých součástí proti oděru. Mělo být také možné nastavit různé rychlosti otáčení podle toho, jaký objekt na obloze má být sledován. Převodovka a všechny držáky pro motor a elektroniku byly vyrobeny pomocí 3D tisku z tribofilamentu® iglidur® i150. Kromě cenové výhodnosti 3D tištěných komponentů hrála při výběru materiálu a výrobního procesu významnou roli také vysoká odolnost proti oděru a vhodnost vysoce výkonného plastu igus® pro rotační a otočné aplikace.

Je třeba kompenzovat rotaci Země, aby bylo možné provádět dlouhé expozice po dobu několika hodin. Zařízení, které zajišťuje, aby se zobrazované nebeské těleso nepohybovalo z pohledu fotoaparátu, a musí s ním a s objektivem nebo dalekohledem pohybovat tak, aby bylo stabilní. To zahrnuje přesné a rovnoměrné otáčení. Řídicí jednotka a externě namontovaný ovládací panel musí také nastavit různé rychlosti otáčení, protože časy sledování se liší podle objektu.

Pan van Hove úzce spolupracoval se společností igus® při hledání vhodných materiálů pro svůj projekt. Nosnost a přesnost zaručuje otočné ložisko RL-D-20 s redukčním poměrem 1:38. Vysoké stability a odolnosti proti oděru 3D tištěných ozubených kol a uložení je dosaženo tribologicky optimalizovaným vláknem iglidur ® i150, neboť tento materiál je vhodný zejména pro aplikace s nízkými kluznými rychlostmi. Převodovka má redukční poměr 1:243. Tření 3D tištěné převodovky snižují dvě přítlačné podložky mezi komponenty, které zajišťují bezeztrátové otáčení. Pan van Hove hodnotí spolupráci jako "velmi dobrou jako obvykle".

V astrofotografii se nebeská tělesa, mlhoviny a další objekty noční oblohy zobrazují ve viditelném světle a ukládají na různá média. Fotoaparát je orientován na geografický severní pól rovnoběžně se zemskou osou. Sklon kamery odpovídá zeměpisné šířce. Expoziční doba takových snímků je několik hodin, proto musí být kamera přizpůsobena denní rotaci Země. Jinak budou místo skutečných tvarů objektů vidět pouze čáry. Vhodné zařízení, tracker, kompenzuje rotaci Země, pokud rychlost rotace odpovídá přesně jedné otáčce za den. Existují také různé rychlosti otáčení v závislosti na sledovaném objektu. U hvězd trvá jedna otáčka 23 hodin, 56 minut a 4 sekundy. Měsíc potřebuje dobu otáčení 24 hodin, 52 minut a 28 sekund, zatímco Slunce přesně 24 hodin.

Zařízení musí být schopno udržet celou hmotnost kamery a objektivu nebo dalekohledu po dobu 24 hodin při otáčení o 360° . V závislosti na velikosti, modelu a vybavení to může být až 4 kg. Vysoké přesnosti otáčení je dosaženo pomocí otočného ložiska s redukcí převodu 1:38. Dlouhou životnost celého systému zaručuje také mechanická životnost nejméně 1 000 000 cyklů. Převodovka vytištěná 3D tiskem s redukčním poměrem 1:243 zvyšuje pevnost a má rovněž dlouhou životnost díky použitým axiálním podložkám a plastu iglidur i150 odolnému proti oděru.

Tribologicky optimalizované vlákno iglidur i150 se snadno zpracovává a je vhodné pro všechny 3D tiskárny v procesu FDM. Kromě vysoké odolnosti proti otěru při nízkých rychlostech skluzu a dobrých mechanických vlastností vysoce výkonného polymeru je iglidur i150 vhodný i pro styk s potravinami podle nařízení EU 10/2011. Integrovaná pevná maziva zajišťují jeho bezúdržbovost a většina aplikací těží z jeho pevnosti a přilnavosti k vrstvě.