Des pièces fines pour une parfaite harmonie, vite imprimées et livrées

• Ce qui était nécessaire : Composants pour la capsule du marteau d'un piano
• Méthode de fabrication : Frittage sélectif au laser avec poudre SLS
• Exigences : Pièces parfaitement ajustées, à faible frottement et résistantes à l'usure.
• Matériau : iglidur i3
• Secteur : Industrie de la musique
• Succès grâce à la collaboration : fabrication à moindre coût de pièces fonctionnelles personnalisées, meilleure résistance à l'humidité et aux intempéries, longévité.

L'application en un coup d'œil :
Dans la facture pianistique traditionnelle, la plupart des pièces sont en bois. Pour contrer la vulnérabilité du bois aux changements d'humidité ou de température ambiante, Phoenix Pianos a développé le système de marteaux D3D sous la direction de Richard Dain. Dans la version révisée, le mécanisme des marteaux, responsable de la production des sons, est presque exclusivement composé de tissu en fibres de carbone et de plastique. Pour les éléments mobiles et fixes de la capsule du marteau, on a utilisé la matière plastique haute performance iglidur i3 optimisée sur le plan tribologique. Les marteaux de frappe fabriqués par frittage laser permettent de reproduire avec précision les composants d'origine, d'améliorer les caractéristiques sonores, d'augmenter la durée de vie et de réduire les frais d'entretien.

Le matériau de construction qu'est le bois est au cœur de la tradition séculaire de la facture pianistique. La mécanique à marteaux, en particulier, avec laquelle les cordes sont frappées dans le piano, nécessite une grande précision et donc un entretien important. La vulnérabilité du bois à une humidité et une température élevées n'est qu'une des nombreuses raisons pour lesquelles le directeur de l'entreprise britannique Phoenix Pianos a cherché une alternative plus résistante. Les matériaux alternatifs devaient toutefois répondre aux exigences existantes en matière de composants filigranes qui s'intègrent parfaitement dans la mécanique et agissent avec peu de friction. En même temps, les pièces sont soumises à une forte usure en raison du nombre infini de touches frappées.

Pour la capsule du marteau, qui se compose d'un élément mobile et d'un élément fixé au piano, igus a pu fabriquer un prototype par procédé additif. Au lieu du bois, on a alors utilisé pour les pièces l'iglidur i3 à glissement optimisé, une matière plastique SLS résistante à l'usure qui répond aux exigences de la facture pianistique en matière de température ou d'humidité. Parallèlement, l'impression 3D permet de produire rapidement des pièces identiques. Le réajustement régulier pour éviter les contretemps indésirables peut ainsi être réduit au minimum. La couleur ivoire de l'iglidur i3 complète les pièces fonctionnelles et, dans la facture pianistique classique, ne permet pas de prime abord de conclure à la présence de plastique.

Le mécanisme avec lequel un pianiste produit des sons au piano est en principe très simple. Une corde par touche est tendue à l'intérieur du piano. En appuyant sur une touche, on déclenche un mécanisme dans lequel un marteau fixé à un manche frappe la corde correspondante. Dans la facture pianistique traditionnelle, les pièces fixes de ce mécanisme de marteaux étaient fabriquées en bois de charme. Le bois est toutefois sensible aux changements de température et d'humidité, ce qui a des répercussions sur le son du piano. En conséquence, le piano doit être régulièrement réaccordé et entretenu. Pour le directeur de l'entreprise Phoenix Pianos, Richard Dain, c'était une bonne raison de revoir la mécanique des marteaux. En tant qu'ingénieur et pianiste amateur, il s'est fixé pour objectif de remplacer les pièces en bois, sensibles aux intempéries, par des matériaux plus résistants, sans pour autant perdre en qualité sonore. Il a remplacé le manche du mécanisme des marteaux par un tissu complexe en fibre de carbone, à la fois très solide et léger. L'uniformité et la légèreté permettent d'obtenir des performances de premier ordre et résistantes au climat. Pour les composants restants de la capsule du marteau, qui se compose d'un élément fixe et d'un élément mobile, Dain a collaboré avec l'équipe d'impression 3D d'igus GmbH.

La collaboration de Richard Dain avec l'équipe d'impression 3D d'igus GmbH a donné naissance au système de marteau D3D, dans lequel chaque pièce en bois est remplacée par une pièce en plastique. Grâce au procédé de frittage laser, il a été possible de fabriquer et de tester un prototype pour la capsule du marteau en très peu de temps. L'avantage de ce procédé est la précision des détails qui permet d'imprimer la forme souhaitée des composants. Avec la matière plastique iglidur i3, spécialement développée pour le frittage laser, Dain a rapidement trouvé son bonheur. Les nouveaux composants iglidur du mécanisme du marteau sont particulièrement résistants à l'usure et promettent une exécution durable et constante du mécanisme. Les composants de la capsule sont reliés par une tige métallique qui, en interaction avec les matières plastiques iglidur, dispose de coefficients de frottement particulièrement faibles.

Le nouveau système fait également ses preuves dans les tests pratiques : les pianistes comparent ce changement à un passage d'un modèle T Ford à une Ferrari. Après un premier temps d'adaptation, ils sont en mesure de produire plus de puissance avec moins d'efforts et de créer ainsi un tout nouvel attachement à l'instrument.

Grâce au matériau iglidur i3 SLS, il a été possible de répondre aux exigences de la nouvelle capsule de marteau, voire de les dépasser. La grande résistance à l'usure du plastique est précisément conçue pour les applications de glissement et les pièces restent stables grâce à la solidité du matériau. De plus, les pièces s'ajustent parfaitement et sont jusqu'à 50 fois plus résistantes à l'usure que d'autres plastiques, ce qui garantit un mouvement mécanique constant même après plusieurs milliers de frappes.

L'iglidur i3 présente une solidité et une résistance aux intempéries élevées et pourrait même, selon Dain, dépasser la durée de vie du piano lui-même. Comme les plastiques iglidur sont enrichis de lubrifiants solides, les pièces fabriquées à partir de ces matériaux fonctionnent à sec, sans lubrification ni entretien. À cela s'ajoute la couleur ivoire du matériau, qui renforce l'aspect général du mécanisme du marteau.

La fabrication de pièces individuelles en iglidur i3 ne prend que 1 à 3 jours et est rentable dès la taille de lot 1, car il n'y a pas de frais d'outillage ni de reprise. La commande s'effectue rapidement et simplement via le service d'impression 3D en ligne : le modèle 3D de la pièce requise peut être téléchargé sous forme de fichier STEP via la fenêtre du navigateur. Le modèle, le prix et l'échelonnement des prix en fonction du matériau ainsi que le temps de fabrication s'affichent immédiatement. La faisabilité de la pièce dans le processus sélectionné est immédiatement vérifiée et les zones potentiellement problématiques sont marquées. Les pièces imprimées peuvent être lissées, colorées ou, si nécessaire, traitées mécaniquement.