Delikate komponenter for perfekt harmoni ─ printet og leveret hurtigt

• Hvad der var brug for: Komponenter til hammerkapslen på et klaver
• Fremstillingsproces: Selektiv lasersintring med SLS-pulver
• Krav til komponenterne: Præcist tilpassede dele med lav friktion og slidstyrke
• Materiale: iglidur® i3
• Branche: Musikindustrien
• Succes gennem samarbejde: omkostningseffektiv produktion af skræddersyede funktionelle dele, forbedret fugt- og vejrbestandighed, holdbarhed

Anvendelsen i korte træk:
I den traditionelle klaverproduktion er de fleste komponenter lavet af træ. For at modvirke træets følsomhed over for ændringer i fugtighed eller rumtemperatur udviklede Phoenix Pianos D3D-hammersystemet under ledelse af Richard Dain. Hammeren, som er ansvarlig for at frembringe lyden, består i den reviderede version næsten udelukkende af kulfiber og plast. Den tribologisk optimerede højtydende plast iglidur® i3 blev brugt til de bevægelige og faste dele af hammerkapslen. De lasersinterede stophamre muliggør en præcis gengivelse af de originale komponenter, forbedrer lydegenskaberne, øger levetiden og reducerer vedligeholdelsesomkostningerne.

Træ som byggemateriale er kernen i den århundredgamle tradition for klaverbygning. Især hammerslaget, som strengene i klaveret slås an med, kræver en høj grad af præcision og dermed et højt vedligeholdelsesniveau. Træets følsomhed over for høj luftfugtighed og temperatur var blot en af de mange grunde til, at lederen af det britiske firma Phoenix Pianos ledte efter et mere modstandsdygtigt alternativ. De alternative materialer skulle dog opfylde de eksisterende krav til filigrane komponenter, der passer præcist ind i mekanikken og fungerer med lille friktion. Samtidig er delene udsat for en høj grad af slitage på grund af et uendeligt antal tastetryk.

Til hammerkapslen, som består af en bevægelig komponent og en komponent, der er fastgjort til klaveret, var igus® i stand til at fremstille en prototype ved hjælp af en additiv proces. I stedet for træ blev den glideoptimerede iglidur® i3 brugt til delene, en slidstærk SLS-plast, der opfylder kravene til klaverkonstruktion med hensyn til temperatur eller fugtighed. Samtidig muliggør 3D-printning en hurtig produktion af identiske dele. Regelmæssig justering for at undgå uønskede sidetoner kan dermed reduceres til et minimum. Den elfenbenslignende farve på iglidur® i3 afrunder de funktionelle dele og leder ikke ved første øjekast tankerne hen på plastik i klassisk klaverbyggeri.

Den mekanisme, hvormed en pianist frembringer lyde på klaveret, er grundlæggende meget enkel. En streng pr. tangent er spændt ud inde i klaveret. Når man trykker på en tangent, udløses en mekanisme, hvor en hammer, der er fastgjort til et håndtag, slår på den tilsvarende streng. I traditionel klaverbygning blev avnbøg brugt som materiale til de faste komponenter i denne hammermekanisme. Men træ reagerer følsomt på ændringer i temperatur og fugtighed, og det har indflydelse på klaverets lyd. Derfor skal klaveret regelmæssigt efterstemmes og serviceres. For lederen af Phoenix Pianos, Richard Dain, var dette en god grund til at revidere hammermekanikken. Som ingeniør og amatørpianist satte han sig som mål at udskifte de vejrfølsomme trædele med mere holdbare materialer uden at gå på kompromis med lyden. Han erstattede hammermekanismens håndtag med komplekst kulfiberstof, som er meget stabilt og let på samme tid. Ensartetheden og den lave vægt muliggør en førsteklasses, klimaresistent ydeevne. Dain arbejdede sammen med 3D-printerteamet hos igus® GmbH om de resterende komponenter i hammerkapslen, som består af et fast og et bevægeligt element.

Richard Dains samarbejde med 3D-printerteamet hos igus® GmbH resulterede i D3D-hammersystemet, hvor hver trædel er erstattet af en plastdel. Lasersintringsprocessen gjorde det muligt at producere og teste en prototype til hammerkapslen på meget kort tid. Fordelen ved processen er den detaljeringsgrad, hvormed den ønskede form på komponenterne kan printes. Med plasten iglidur® i3, der er udviklet specielt til lasersintring, fandt Dain hurtigt, hvad han ledte efter. De nye iglidur® komponenter i hammermekanismen er særligt slidstærke og lover et holdbart og ensartet design af mekanismen. Komponenterne i kapslen er forbundet med en metalstift, som har en særlig lav friktionskoefficient i kombination med iglidur® plast.

Det nye system har også vist sit værd i praktiske tests: Pianister sammenligner skiftet med at gå fra en Ford T-model til en Ferrari. Efter en indledende tilvænningsperiode er de i stand til at producere mere kraft med mindre anstrengelse og dermed skabe et helt nyt bånd til instrumentet.

Takket være iglidur® i3 SLS-materialet var det muligt at opfylde, hvis ikke overgå, kravene til den nye hammerkapsel. Plastens høje slidstyrke er præcist designet til glidende applikationer, og komponenterne forbliver stabile takket være materialets styrke. Desuden passer delene præcist og er op til 50 gange mere slidstærke end andre plastmaterialer, hvilket sikrer en ensartet mekanisk bevægelse, selv efter mange tusinde stop-dogs.

iglidur® i3 har høj styrke og vejrbestandighed og kan ifølge Dain endda overstige selve klaverets levetid. Da iglidur® plast er beriget med faste smøremidler, kører de komponenter, der er fremstillet af det, smøre- og vedligeholdelsesfrit i tør drift. Dertil kommer materialets elfenbenslignende farve, som understøtter hammermekanikkens overordnede udseende.

Produktionen af kundetilpassede komponenter fra iglidur® i3 tager kun 1 til 3 dage og er økonomisk fra batchstørrelse 1, da der ikke er nogen omkostninger til værktøj og efterbearbejdning. Ordren afgives hurtigt og nemt via online 3D-print-tjenesten: 3D-modellen af den ønskede komponent kan uploades som en STEP-fil via browservinduet. Modellen, prisen og prisskalaen afhængigt af materialet samt produktionstiden vises med det samme. Komponentens fremstillingsevne i den valgte proces kontrolleres med det samme, og potentielle problemområder markeres. Trykte dele kan glattes, farves eller behandles mekanisk, hvis det er nødvendigt.