Nauwkeurige, stabiele tandwielkast uit de 3D-printer - voordelige componenten voor astrofotografie

• Wat was er nodig: een tandwielkast die een apparaat met een camera en lens 360° laat draaien in 24 uur
• Productieproces: Extrusie van filamenten (FDM)
• Vereisten: kosteneffectief, verschillende maar nauwkeurige draaisnelheden, hoge stabiliteit van het apparaat
• Materiaal: iglidur® i150
• Industrie: Astrofotografie
• Succes door samenwerking: hoge precisie, stabiliteit en slijtvastheid, lage wrijving door drukringen

De toepassing in één oogopslag:
Bij astrofotografie worden verschillende hemellichamen gefotografeerd met lange belichtingstijd en opgeslagen op een geschikt medium. Iedereen die wel eens de belichtingstijd op zijn eigen digitale camera of mobiele telefoon heeft veranderd, weet dat foto's die met een lange belichtingstijd zijn gemaakt "onscherp kunnen worden" door minimale veranderingen. Omdat de aarde om haar eigen as draait, is deze rotatie ook een probleem voor de lange belichtingstijden die bij astrofotografie worden gebruikt. De heer van Hove van vhw Digitalart heeft een apparaat ontwikkeld dat de rotatie van de aarde compenseert om de motieven aan de hemel in hun echte vorm te kunnen weergeven. De eisen voor de kunststof tandwielkast waren een rotatie van 360 graden in precies 24 uur, voldoende draagkracht voor de camera en lens, evenals een hoge stabiliteit en slijtvastheid van de afzonderlijke onderdelen. Het moest ook mogelijk zijn om verschillende rotatiesnelheden in te stellen, afhankelijk van welk object in de lucht gevolgd moet worden. De tandwielkast en alle beugels voor de motor en elektronica werden vervaardigd met behulp van 3D-printing met het tribofilament® iglidur® i150. Naast het kostenvoordeel van de 3D-geprinte onderdelen speelden ook de hoge slijtvastheid en de geschiktheid voor draai- en zwenktoepassingen van de hoogwaardige kunststof igus® een belangrijke rol bij de keuze van het materiaal en het fabricageproces.

De rotatie van de aarde moet worden gecompenseerd zodat lange belichtingen over meerdere uren kunnen worden gemaakt. Het apparaat dat ervoor zorgt dat het af te beelden hemellichaam niet beweegt vanuit het perspectief van de camera en dat het hemellichaam en de lens of telescoop zo bewegen dat het stabiel is. Dit omvat nauwkeurige en gelijkmatige rotatie. Een controller en een extern gemonteerd bedieningspaneel moeten ook verschillende rotatiesnelheden instellen omdat de volgtijd per object verschilt.

De heer van Hove werkte nauw samen met igus® om de juiste materialen te vinden voor zijn project. Het draagvermogen en de precisie worden gegarandeerd door het RL-D-20 scharnierlager met een reductieverhouding van 1:38. De hoge stabiliteit en slijtvastheid van de 3D-geprinte tandwielen en steunen wordt bereikt door het tribologisch geoptimaliseerde iglidur ® i150 filament, omdat het materiaal bijzonder geschikt is voor toepassingen met lage glijsnelheden. De tandwielkast heeft een reductieverhouding van 1:243. De wrijving van het 3D-geprinte tandwiel wordt verminderd door twee drukringen tussen de componenten, waardoor een verliesvrije rotatie wordt gegarandeerd. De heer Van Hove beoordeelt de samenwerking als "zeer goed zoals gewoonlijk".

Bij astrofotografie worden hemellichamen, nevels en andere objecten aan de nachtelijke hemel afgebeeld in zichtbaar licht en opgeslagen op verschillende media. De camera is georiënteerd op de geografische noordpool, parallel aan de aardas. De inclinatie van de camera komt overeen met de breedtegraad. De belichtingstijd voor dergelijke foto's is enkele uren, daarom moet de camera worden aangepast aan de dagelijkse rotatie van de aarde. Anders zijn er alleen lijnen te zien in plaats van de werkelijke vormen van de objecten. Een geschikt apparaat, een tracker, compenseert de rotatie van de aarde als de rotatiesnelheid precies overeenkomt met één omwenteling per dag. Er zijn ook verschillende rotatiesnelheden, afhankelijk van het object dat gevolgd moet worden. Voor sterren duurt één omwenteling 23 uur, 56 minuten en 4 seconden. De maan heeft een omwentelingstijd van 24 uur, 52 minuten en 28 seconden nodig, terwijl de zon precies 24 uur nodig heeft.

Het apparaat moet het volledige gewicht van de camera en lens of de telescoop kunnen dragen gedurende 360° rotatie gedurende 24 uur. Afhankelijk van de grootte, het model en de uitrusting kan dit tot 4 kg zijn. De hoge precisie van de rotatie wordt bereikt met een pivotlager met een tandwielreductie van 1:38. Een mechanische levensduur van minstens 1.000.000 cycli garandeert ook een lange levensduur voor het hele systeem. Het 3D-geprinte tandwiel met een reductieverhouding van 1:243 is sterker en heeft ook een lange levensduur dankzij de gebruikte drukschijven en de slijtvaste iglidur i150 kunststof.

Het tribologisch geoptimaliseerde iglidur i150 filament is eenvoudig te verwerken en geschikt voor alle 3D printers in het FDM proces. Naast de hoge slijtvastheid bij lage glijsnelheden en de goede mechanische eigenschappen van het hoogwaardige polymeer, is iglidur i150 ook geschikt voor contact met voedingsmiddelen volgens EU-verordening 10/2011. De geïntegreerde vaste smeermiddelen zorgen ervoor dat het onderhoudsvrij is en de meeste toepassingen profiteren van zijn sterkte en laaghechting.