Præcis, stabil gearkasse fra 3D printeren - økonomiske komponenter til astrofotografi

• Hvad var behovet: En gearkasse, der roterer en enhed med kamera og linse 360° på 24 timer
• Produktionsmetode: Filamentekstrudering (FDM)
• Krav: Økonomisk, varierede, men præcise rotationshastigheder, høj enhedsstyrke
• Materiale: iglidur I150
• Branche: Astrofotografi
• Succes fra samarbejdet: Høj præcision, styrke og slidstyrke, lav friktion takket være trykskiver

Mekanismen med gearkassen og det eksterne styrepanel skal sikre stabil rotation for spejlreflekskameraet og teleskopet.

Et overblik over applikationen:
I astrofotografi afbildes forskellige himmellegemer ved hjælp af langtidseksponering og lagres på et passende medie. Enhver, der nogensinde har ændret eksponeringstiden på sin mobiltelefon eller digitalkamera, ved, at fotos taget med en lang eksponeringstid kan sløres af minimale ændringer. Jorden roterer rundt om sin akse, og denne rotation er et problem for de lange eksponeringstider, der kræves i astrofotografi. Hr. van Hove fra vhw Digitalart har udviklet en enhed, der kompenserer for Jordens rotation for at afbilde himmellegemer i deres virkelige form Kravene til plastgearkassen var en rotation på 360 grader på nøjagtigt 24 timer, tilstrækkelig belastningskapacitet til at understøtte kameraet med dets objektiv og høj individuelle komponentstabilitet og slidstyrke. Gearkassen skulle også indstille forskellige hastigheder afhængigt af himmellegemet, der skulle følges. Gearkassen og alle beslag til motor og elektronik blev 3D printet fra iglidur® i150 tribofilamentet®. Ud over omkostningsfordelen ved de 3D printede komponenter spillede igus® højtydende plasts høje slidstyrke og egnethed til roterende og drejelige applikationer også en vigtig rolle i udvælgelsen af materiale og fremstillingsproces.
 

Eksempel på effekten i foto ved kompensation af Jordens rotation.

Problem

Jordens rotation skal kompenseres for, så lange eksponeringer kan foretages over flere timer. Enheden, der sikrer, at himmellegemet, der skal fotograferes, ikke bevæger sig fra kameraets perspektiv og skal flytte det og objektivet eller teleskopet, så det er stabilt. Dette inkluderer præcis og jævn rotation. En controller og et eksternt monteret styrepanel skal også indstille forskellige rotationshastigheder, da sporingstiderne varierer fra objekt til objekt.
 

Løsning

Hr. van Hove fandt de rigtige materialer til sit projekt i tæt samarbejde med igus®. RL-D-20 drejelejet med sin udveksling på 1:38 sikrer lastkapacitet og præcision. Den høje styrke og slidstyrke af de 3D printede tandhjul og beslag opnås med iglidur® i150 tribolologisk optimeret filament. Dette materiale er særligt velegnet til applikationer med lave glidehastigheder. Gearkassen har en udveksling på 1:243. De 3D printede tandhjuls friktion reduceres, og der opnås en tabsfri rotation med to trykskiver mellem komponenterne. Hr. van Hove siger, at samarbejdet er "rigtig godt, som sædvanligt".
 

Hvordan fungerer astrofotografi?

I astrofotografi er himmellegemer, tåger og andre objekter på nattehimlen afbildet i synligt lys og lagret på forskellige medier. Kameraet er orienteret på den geografiske nordpol parallelt med jordens akse. Kameraets hældning svarer til breddegraden. Eksponeringstiden for disse fotografier er flere timer, hvorfor kameraet skal tilpasses Jordens daglige rotation. Ellers vil der kun vises linjer i stedet for objekternes faktiske former. En passende enhed, en tracker kompenserer for Jordens rotation, hvis rotationshastigheden svarer nøjagtigt til en omdrejning om dagen. Der er også forskellige rotationshastigheder afhængigt af det objekt, der skal trackes. For stjerner tager en omdrejning 23 timer, 56 minutter og 4 sekunder. Månen kræver en omdrejningstid på 24 timer, 52 minutter og 28 sekunder, mens solen kræver præcis 24 timer.
 

Vist herunder: gearkassens tandhjul.

Høj præcision trods høj nyttelast

Enheden skal kunne bære hele vægten af kameraet og objektivet eller teleskopet i hele 360° rotation over 24 timer . Afhængigt af størrelse, model og udstyr kan dette være op til 4 kg. Den høje præcision af rotationen opnås med et drejeleje med en udveksling på 1:38. En mekanisk levetid på mindst 1.000.000 cyklusser garanterer også en lang levetid for det samlede system. Det 3D printede gear med en udveksling på 1:243 forbedrer styrken og har også en lang levetid takket være de anvendte trykskiver og den slidstærke iglidur® i150-plast.
 

Gearene og beslagene til motoren og elektronikken blev fremstillet af iglidur® I150 tribofilament®.

iglidur® I150 - et tribofilament® med mange styrker

Det tribolologisk optimerede iglidur® I150 filament er let at behandle og velegnet til alle 3D printere i FDM processen. Ud over den høje slidstyrke ved lave glidehastigheder og de gode mekaniske egenskaber ved den højtydende polymer er iglidur® I150 også velegnet til kontakt med fødevarer i henhold til EU-forordning 10/2011. De integrerede faste smøremidler sikrer, at det er vedligeholdelsesfrit, og de fleste applikationer drager fordel af dets styrke og lagvedhæftning.
 

I detaljer: tandhjul fremstillet af iglidur® I150 og trykskiverne mellem dem.