Parti delicate per una perfetta armonia –stampate e consegnate in poco tempo

• Cosa serviva: componenti per la forcola dei martelli di un pianoforte
• Metodo di produzione: sinterizzazione laser selettiva con polvere SLS
• Requisiti :attrito ridotto, particolari resistenti all'usura che si integrano alla perfezione
• Materiale: iglidur I3
• Settore: musica
• Successo per il cliente: produzione economica di parti funzionali personalizzate, resistenza migliorata a umidità e temperatura, durabilità

L'applicazione in sintesi:
nei pianoforti costruiti in modo tradizionale, la maggior parte dei componenti è di legno. Per contrastare la sensibilità del legno a variazioni di umidità e temperatura dell'aria, Phoenix Pianos, sotto la guida di Richard Dain, ha sviluppato il sistema per martello D3D. Il meccanismo rielaborato del martello, responsabile per la produzione del suono, è realizzato quasi completamente in tessuto di fibre di carbonio e polimero. Il polimero ad alte prestazioni tribologicamente ottimizzato iglidur I3 è stato usato per le parti mobili e fisse della forcola dei martelli. I martelli prodotti mediante sinterizzazione laser offrono una riproduzione fedele delle parti originali, migliorano le caratteristiche sonore, allungano la durata d'esercizio e riducono interventi e spese di manutenzione.
 
 

Forcole dei martelli in iglidur I3 con codolo in metallo

Problema da risolvere

Il legno è stato per secoli il materiale da costruzione principale per i pianoforti. Il meccanismo del martello usato per colpire le corde del pianoforte richiede in particolare una grande precisione e, quindi, molta manutenzione. La sensibilità del legno a temperature e umidità elevate è uno dei motivi principali per cui l'azienda britannica Phoenix Pianos cercava una'alternativa più resistente. Ma i materiali alternativi devono soddisfare i requisiti esistenti delle parti delicate che si integrano in modo esatto nel meccanismo e funzionano con attrito minimo. Le parti sono soggette anche a molte pressioni dei tasti, che ne provocano l'usura.

Soluzione

Per la forcola dei martelli che consiste di una parte mobile e una fissata al piano, igus ha creato un prototipo con metodi additivi. Invece del legno, per queste parti è stato usato iglidur I3. Si tratta di un polimero per la sinterizzazione laser resistente all'usura con proprietà di scorrimento ottimizzate, che soddisfa i requisiti in termini di temperatura e umidità per la costruzione di pianoforti. Allo stesso tempo la stampa 3D consente una produzione rapida di parti uguali. Le ripetute regolazioni per evitare note stonate possono essere ridotte al minimo. Il colore di iglidur I3, simile a quello dell'avorio, completa le parti funzionali e fa sì che l'utilizzo della plastica per la costruzione di un pianoforte classico non risulti ovvio.

Costruzione tradizionale di pianoforti, componenti moderni

Il meccanismo che un pianista usa per creare il suono con il pianoforte, in linea di principio, è semplice. L'interno del pianoforte ha una corda per ogni tasto. Ogni volta che un tasto viene premuto, ciò aziona un meccanismo per cui il martello attaccato a un manico colpisce la corda. Nel metodo tradizionale di costruzione dei pianoforti, il materiale usato per le parti fisse di questo meccanismo del martello è il carpino. Ma questo legno è sensibile ai cambiamenti di temperatura e umidità, il che compromette il suono del pianoforte. Pertanto il pianoforte deve essere periodicamente accordato e manutenuto. Per Richard Dain, che dirige Phoenix Pianos, questo era un buon motivo per ripensare il meccanismo del martello. In qualità di ingegnere e pianista dilettante, si è posto l'obiettivo di sostituire le delicate parti in legno con materiali più resistenti, senza compromettere la qualità del suono. Quindi ha sostituito il manico del meccanismo del martello con un complesso tessuto in fibra di carbonio, molto resistente e comunque leggero. L'uniformità e il peso ridotto offrono ottime prestazioni di resistenza al clima. Per le parti restanti della forcola del martello, comprendente un elemento fisso e uno mobile, Dain ha lavorato con il team di stampa 3D di igus GmbH.

Ampia selezione di materiali presso igus

Dalla collaborazione di Richard Dain con il team di stampa 3D di igus GmbH è nato il sistema per martello D3D, in cui ogni componente di legno è sostituito con uno in polimero. La sinterizzazione laser ha consentito di creare e testare rapidamente un prototipo per la forcola del martello. Il vantaggio del procedimento è il livello di dettaglio nella forma dei componenti stampati. Dain ha scelto ben presto iglidur I3, un polimero sviluppato appositamente per la sinterizzazione laser. I nuovi componenti iglidur del meccanismo del martello sono particolarmente resistenti all'usura e promettono prestazioni meccaniche costanti e durevoli. I componenti della forcola sono collegati a un codolo di metallo che, insieme ai polimeri iglidur, presenta un coefficiente d'attrito molto basso.
 
Il sistema si è dimostrato efficiente anche in un test pratico: i pianisti hanno paragonato il cambiamento al passare da una Ford Model T a una Ferrari. Dopo una prima fase di adattamento, sono stati in grado di suonare meglio con meno fatica, stabilendo una relazione del tutto nuova con lo strumento.  

iglidur I3 – polimero stampato in 3D innovativo per una meccanica comprovata

Il materiale per la sinterizzazione laser iglidur I3 ha garantito il soddisfacimento, se non il superamento, dei requisiti per la nuova forcola dei martelli. L'elevata resistenza all'usura del polimero è pensata appositamente per applicazioni di scorrimento, e la stabilità del materiale mantiene i componenti saldi. Le parti si integrano perfettamente e presentano una resistenza all'usura fino a 50 volte maggiore di altre plastiche, garantendo un movimento meccanico uniforme anche dopo migliaia di colpi.
 
iglidur I3 presenta una robustezza e una resistenza elevate a variazioni di umidità e temperatura, e secondo Dain potrebbe resistere più a lungo del pianoforte in cui è installato. I polimeri iglidur sono arricchiti con lubrificanti solidi, pertanto i componenti con essi realizzati sono esenti da lubrificazione e manutenzione. Il colore del materiale, simile all'avorio, contribuisce all'estetica complessiva del meccanismo del martello.
 
La produzione di parti personalizzate in iglidur I3 richiede appena tre giorni ed è economica anche nel caso di un solo pezzo, non essendo previsti costi di attrezzaggio o rielaborazione. L'ordinazione è facile e veloce con il servizio di stampa 3D online: il modello 3D della parte richiesta può essere caricato tramite la finestra del browser come file STEP. Modello, prezzo e la graduazione dei prezzi per ciascun materiale nonché i tempi di consegna vengono visualizzati immediatamente. La lavorabilità dei componenti con il processo selezionato viene subito verificata, ed eventuali problemi vengono segnalati. Le parti stampate possono essere levigate, colorate o lavorate secondo necessità.  

Richard Dain, dirigente di Phoenix Pianos