Riduttore preciso e stabile tramite stampante 3D - componenti economici per l'astrofotografia

• Cosa serviva: un riduttore che ruotasse un dispositivo con una fotocamera e un obiettivo di 360° in 24 ore
• Processo di produzione: estrusione di filamento (FDM)
• Requisiti: conveniente, velocità di rotazione diverse ma precise, elevata stabilità del dispositivo
• Materiale: iglidur® i150
• Settore: astrofotografia
• Successo attraverso la cooperazione: elevata precisione, stabilità e resistenza all'abrasione, basso attrito grazie alle rondelle di spinta

L'applicazione
in sintesi: nell'astrofotografia, diversi corpi celesti vengono ripresi utilizzando una lunga esposizione e salvati su un supporto adatto. Chiunque abbia mai modificato il tempo di esposizione sulla propria fotocamera digitale o sul cellulare saprà che le foto scattate con un lungo tempo di esposizione possono essere "sfocate" da modifiche minime. Poiché la Terra ruota attorno al proprio asse, questa rotazione è un problema anche per i lunghi tempi di esposizione utilizzati nell'astrofotografia. Il signor van Hove di vhw Digitalart ha sviluppato un dispositivo che compensa la rotazione della Terra per poter rappresentare i motivi nel cielo nella loro forma reale. I requisiti per il riduttore in plastica erano una rotazione di 360 gradi in esattamente 24 ore, una capacità di carico sufficiente per la fotocamera e l'obiettivo, nonché un'elevata stabilità e resistenza all'abrasione dei singoli componenti. Dovrebbe inoltre essere possibile impostare diverse velocità di rotazione, a seconda dell'oggetto da seguire nel cielo. Il riduttore e tutte le staffe per il motore e l'elettronica sono stati realizzati utilizzando la stampa 3D con il tribofilament® iglidur® i150. Oltre al vantaggio economico dei componenti stampati in 3D, anche l'elevata resistenza all'abrasione e l'idoneità per applicazioni rotanti e orientabili della plastica ad alte prestazioni igus® hanno giocato un ruolo importante nella scelta del materiale e del processo di produzione.

La rotazione della Terra deve essere compensata in modo che le esposizioni lunghe possano essere effettuate per diverse ore. Il dispositivo che assicura che il corpo celeste da riprendere non si muova dalla prospettiva della fotocamera e deve muoverlo e spostare l'obiettivo o il telescopio in modo che sia stabile. Ciò include una rotazione precisa e uniforme. Un controller e un pannello di controllo montato esternamente devono anche impostare diverse velocità di rotazione poiché i tempi di tracciamento variano in base all'oggetto.

Il signor van Hove ha lavorato a stretto contatto con igus® per trovare i materiali giusti per il suo progetto. La capacità di carico e la precisione sono garantite dal cuscinetto pivot RL-D-20 con un rapporto di riduzione di 1:38. L'elevata stabilità e resistenza all'abrasione degli ingranaggi e dei supporti stampati in 3D è ottenuta dal filamento iglidur® i150 tribologicamente ottimizzato, poiché il materiale è particolarmente adatto per applicazioni con basse velocità di scorrimento. Il cambio ha un rapporto di riduzione di 1:243. L'attrito dell'ingranaggio stampato in 3D è ridotto da due rondelle reggispinta tra i componenti, garantendo una rotazione senza perdite. Il signor van Hove valuta la collaborazione come "molto buona come al solito".

Nell'astrofotografia, corpi celesti, nebulose e altri oggetti nel cielo notturno vengono ripresi in luce visibile e memorizzati su vari supporti. La fotocamera è orientata sul Polo Nord geografico parallelo all'asse terrestre. L'inclinazione della fotocamera corrisponde alla latitudine. Il tempo di esposizione per tali fotografie è di diverse ore, motivo per cui la fotocamera deve essere adattata alla rotazione giornaliera della Terra. Altrimenti saranno visibili solo linee invece delle forme effettive degli oggetti. Un dispositivo appropriato, un tracker, compensa la rotazione della Terra se la velocità di rotazione corrisponde esattamente a una rivoluzione al giorno. Esistono anche diverse velocità di rotazione a seconda dell'oggetto da tracciare. Per le stelle, una rivoluzione dura 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. La luna richiede un tempo di rivoluzione di 24 ore, 52 minuti e 28 secondi, mentre il sole richiede esattamente 24 ore.

Il dispositivo deve essere in grado di supportare l'intero peso della fotocamera e dell'obiettivo o del telescopio durante la rotazione di 360° nell'arco di 24 ore. A seconda delle dimensioni, del modello e dell'attrezzatura, questo può arrivare fino a 4 kg. L'elevata precisione della rotazione è ottenuta con un cuscinetto pivotante con una riduzione dell'ingranaggio di 1:38. Una durata meccanica di almeno 1.000.000 di cicli garantisce inoltre una lunga durata per l'intero sistema. L'ingranaggio stampato in 3D con un rapporto di riduzione di 1:243 aumenta la resistenza e ha anche una lunga durata grazie alle rondelle di spinta utilizzate e alla plastica iglidur i150 resistente all'abrasione.

Il filamento iglidur i150 tribologicamente ottimizzato è facile da lavorare e adatto a tutte le stampanti 3D nel processo FDM. Oltre all'elevata resistenza all'abrasione a basse velocità di scorrimento e alle buone proprietà meccaniche del polimero ad alte prestazioni, iglidur i150 è adatto anche al contatto con gli alimenti secondo il Regolamento UE 10/2011. I lubrificanti solidi integrati garantiscono che non richieda manutenzione e la maggior parte delle applicazioni trae vantaggio dalla sua resistenza e adesione degli strati.