Delikate komponenter for perfekt harmoni ─ printet og leveret hurtigt

• Hvad var der brug for: Komponenter til en flygelhammerflange
• Produktionsmetode: Selektiv lasersintring med lasersintringspulver
• Krav: Slidbestandige dele med lav friktion, der passer præcist
• Materiale: iglidur® i3
• Branche: Musik
• Succes gennem samarbejde: Økonomisk fremstilling af individuelle funktionelle dele, forbedret modstandsdygtighed over for fugt og temperatur, holdbarhed

Applikationen i et overblik:
Når flygler bygges traditionelt, er de fleste komponenter fremstillet af træ. For at modvirke træets modtagelighed for skiftende fugtighed eller lufttemperatur, udviklede Phoenix Pianos, under ledelse af Richard Dain, D3D hammersystemet. Den omarbejdede version af hammermekanismen, som er ansvarlig for at generere lyd, er næsten udelukkende lavet af kulfiberstof og plastik. Den tribologisk optimerede iglidur® i3 højtydende polymer blev anvendt til bevægelige og faste komponenter på hammerflangen. De lasersintrede hamre tillader præcis replikering af de originale komponenter, forbedrer lydegenskaberne, forlænger levetiden, og reducerer vedligeholdelsesomkostningerne og -arbejdet.

 

Hammerflanger fremstillet af iglidur I3 med metalpin

Problem

Træ er det materiale der har været i centrum i århundreder ved traditionel byggeri af pianoer. Hammermekanismer der benyttes til at slå på flyglets strenge kræver særlig høj præcision og derfor en høj grad af vedligeholdelse. Træets modtagelighed ved høje temperaturer og fugtighed er en af de mange årsager til at lederen af Phoenix Pianos, et britisk firma, ledte efter et mere resistent alternativ. Men ethvert alternativt materiale skal opfylde de eksisterende krav til delikate komponenter der passer præcist i mekanismen og arbejder med lav friktion. Komponenterne er også underlagt et stort antal tasteslag, der medfører slitage.

Løsning

For hammerflangen, der består af bevægelige komponenter og en fast del på flyglet, skabte igus en prototype med brug af additive procedurer. I stedet for træ, blev der anvendt iglidur I3 til komponenterne. Det er en slidstærk lasersintringspolymer med optimerede glideegenskaber og opfylder kravene til temperaturer og fugtighed ved flygelbyggeri. Samtidig tillod 3D print en hurtig produktion af identiske komponenter. Regelmæssige stemninger kan reduceres til et minimum. iglidur I3's farve, der modsvarer elfenben, afrunder de funktionelle komponenter og skjuler brugen af plast i klassisk flygelbyggeri.

Traditionel flygelbyggeri, moderne komponenter

Mekanismen pianisten bruger til at skabe lyden på flyglet er, i princippet, enkel. Flyglets indre har en streng pr. tast. Hvert tryk på en tast på flyglet udløser en mekanisme der medfører at hammeren monteret på en flange slår på den respektive streng. I traditionel flygelbyggeri, er det anvendte materiale avnbøg for de faste komponenter af denne hammermekanisme. Men træ er følsomt for ændringer i temperatur og fugtighed, og dette påvirker flyglets lyd. Flyglet skal derfor stemmes og vedligeholdes regelmæssigt. For Richard Dain, der leder Phoenix Pianos, var det en god årsag til at se på hammermekanismen. Som ingeniør og amatørpianist, satte han sig for at erstatte de følsomme trækomponenter med mere resistente materialer uden at give afkald på lydkvaliteten. Han erstattede hammermekanismens skaft med et kompleks kulfiberstof der er meget stærkt og stadig har en lav vægt. Ensartetheden og den lave vægt tillader førsteklasses klimaresistent ydelse. For de resterende komponenter på hammerflangen, der besår af et fast og et bevægeligt element, samarbejdede Dain med igus GmbH 3D printteam.

Stort materialeudvalg hos igus

Samarbejdet mellem Richard Dain og igus GmbH 3D printteam resulterede i D3D hammersystemet, hvor hver trækomponent er erstattet af en polymerkomponent. Lasersintring tillader hurtig oprettelse og test af en prototype for hammerflangen. Fordelen ved proceduren er niveauet af detaljer i formen på de printede komponenter. Dain besluttede sig hurtigt for iglidur I3, en polymer udviklet specielt for lasersintring. De nye komponenter for hammermekanismer er specielt slidstærke og lover slidstærk, konsistent mekanisk ydelse. Flangekomponenterne er forbundet med en metalpin der, sammen med iglidur polymerer, udviser en specielt lav friktionskoefficient.
 
Systemet har også bevist sin effektivitet i en praktisk test: pianister sammenlignede det med at skifte fra en Ford model T til en Ferrari. Efter initialt at blive bekendte med dem, var de i stand til at yde bedre med mindre indsats og etablere et helt nyt forhold til instrumentet.  

iglidur I3 – innovative 3D printet polymer for
prøvet mekanik

iglidur I3 lasersintringsmateriale sikrer, at kravene til den nye hammerflange er opfyldt, eller måske endda overskredet. Polymerens høje slidstyrke er designet præcis for glidende applikationer, og materialets stabilitet holder komponenterne faste. Komponenterne passer altså perfekt og har op til 50 gange mere slidstyrke end anden plast, sikrer konsistent mekanisk bevægelse selv efter tusindvis af anslag.
 
iglidur I3 udvider høj styrke og modstand mod ændringer i fugtighed og temperatur, og Dain siker at de kan holde længere end de flygler de er installeret i. Da iglidur polymerer er beriget med faste smøremidler, kan komponenter fremstillet af dette benyttes tørt og kræver hverken smøring eller vedligeholdelse. Materialets farve, der modsvarer elfenben, understøtter også den overordnede æstetik for hammermekanismen.
 
Produktion af individuelle komponenter fra iglidur I3 tager kun en til tre dage og er økonomisk selv for en enkelt enhed, da der ikke er udgifter til værktøjer eller bearbejdning. Bestilling er hurtig og enkel med online 3D printservice: 3D modellen for den nødvendige komponent kan uploades via browseren som en STEP fil. Model, pris og prisgraduering for hvert materiale samt produktionstiden vises omgående. Producerbarheden for komponenten i den valgte proces kontrolleres omgående og potentielle problemområder markeres. Printede komponenter kan glattes, farves eller bearbejdes efter behov.  

Richard Dain, leder af Phoenix Pianos