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

• Wat er nodig was: een overbrenging die een apparaat met camera en lens 360° in 24 uur roteert
• Productiemethode: fused deposition modelling (FDM)
• Vereisten: kosteneffectief, gevarieerde maar precieze rotatiesnelheden, hoge apparaatsterkte
• Materiaal: iglidur I150
• Industrie: astrofotografie
• Succes van de samenwerking: hoge precisie, sterkte, en abrasiebestendigheid, geringe wrijving dankzij taatslagers

Het mechanisme met de tandwielkast en het externe bedieningspaneel moet zorgen voor een stabiele rotatie voor de spiegelreflexcamera en telescoop.

De toepassing in één oogopslag:
In astrofotografie worden verschillende hemellichamen vastgelegd middels een tijdopname en opgeslagen op een geschikt medium. Iedereen die ooit de belichtingstijd op zijn mobiele telefoon of digitale camera heeft gewijzigd, weet dat foto's die met een lange belichtingstijd zijn gemaakt, door minimale veranderingen wazig kunnen worden. De aarde roteert rond haar as en deze rotatie is een probleem voor lange belichtingstijden die nodig zijn in astrofotografie. De heer Van Hove van vhw Digitalart heeft een apparaat ontwikkeld dat de rotatie van de aarde compenseert om hemellichamen in hun werkelijke vorm in beeld te brengen. De vereisten voor de kunststof tandwielkast waren een rotatie van 360 graden in exact 24 uur, voldoende belastingcapaciteit om de camera met zijn lens te steunen en een hoge individuele componentstabiliteit en abrasiebestendigheid. De tandwieloverbrenging moest ook verschillende snelheden instellen, afhankelijk van het te volgen hemellichaam. De versnellingsbak en alle beugels voor de motor en elektronica zijn 3D-geprint vanuit het iglidur i150 tribofilament. Naast het kostenvoordeel van de 3D-geprinte componenten, speelde de hoge abrasiebestendigheid van het igus high-performance kunststof en de geschiktheid voor roterende en draaiende toepassingen ook een belangrijke rol in de selectie van materiaal en het productieproces.
 

Voorbeeld van de verandering in de foto wanneer de aardrotatie is gecompenseerd.

Probleem

De aardrotatie moet zo lang worden gecompenseerd dat lange belichtingen van meerdere uren gemaakt kunnen worden. Het apparaat dat er voor zorgt dat het vast te leggen hemellichaam niet beweegt, gezien vanuit het cameraperspectief, en houdt de lens of telescoop stabiel. Dit omvat precisie en gelijkmatige rotatie. Een regelaar en een extern gemonteerd bedieningspaneel moet ook verschillende rotatiesnelheden instellen, omdat de volgtijden variëren per object.
 

Oplossing

Dhr. van Hove vond de juiste materialen voor zijn project in nauwe samenwerking met igus. Het RL-D-20 scharnierlager met zijn overbrenging van 1:38 zorgt voor draagvermogen en precisie. De hoge sterkte en abrasiebestendigheid van de 3D-geprinte tandwielen en beugels wordt gerealiseerd met het iglidur i150 tribologisch geoptimaliseerde filament. Dit materiaal is bijzonder geschikt voor toepassingen met lage glijsnelheden. De tandwielkast heeft een overbrengingsverhouding van 1:243. De wrijving van de 3D-geprinte tandwielen wordt verminderd en verliesvrije rotatie wordt bereikt met twee drukringen tussen de componenten. Dhr. van Hove zegt dat de samenwerking "heel goed was, zoals altijd".
 

Hoe werkt astrofotografie?

In astrofotografie worden hemellichamen, nevels en andere objecten aan de nachtelijke hemel afgebeeld in zichtbaar licht en opgeslagen op verschillende media. De camera is gericht op de geografische noordpool evenwijdig aan de aardas. De helling van de camera komt overeen met de breedtegraad. De blootstellingstijd voor dergelijke foto's is enkele uren. Daarom moet de camera continu worden aangepast aan de dagelijkse rotatie van de aarde. Anders zijn alleen lijnen zichtbaar in plaats van de werkelijke vormen van de objecten. Een daarvoor bestemd apparaat, een tracker, compenseert de rotatie van de aarde wanneer de rotatiesnelheid precies overeenkomt met één omwenteling per dag. Er zijn ook verschillende rotatiesnelheden, afhankelijk van het te volgen object. Voor sterren duurt één omwenteling 23 uur, 56 minuten en 4 seconden. De maan heeft een omwentelingstijd nodig van 24 uur, 52 minuten en 28 seconden, terwijl de zon precies 24 uur nodig heeft.
 

Hieronder zichtbaar: de tandwielen van de overbrenging.

Hoge precisie ondanks hoge belasting

Het apparaat moet in staat zijn om het volledige gewicht van de camera en lens of de telescoop te dragen gedurende 360° rotatie over een periode van 24 uur. Afhankelijk van de maat, het model en de uitrusting kan dit oplopen tot 4 kg. De hoge nauwkeurigheid van de rotatie wordt bereikt met een scharnierlager met een overbrengingsreductie van 1:38. Een mechanische levensduur van minimaal 1.000.000 cycli garandeert ook een lange levensduur van het totale systeem. Het 3D-geprinte tandwiel met een overbrengingsverhouding van 1:243 verhoogt de sterkte en heeft ook een lange levensduur dankzij de gebruikte drukringen en het slijtvaste iglidur I150 kunststof.
 

De tandwielen en de beugels voor de motor en elektronica zijn vervaardigd uit het iglidur I150 tribofilament.

iglidur I150 - een tribofilament met veel sterke punten

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 de hoogwaardige polymeer, is iglidur I150 ook geschikt voor contact met voedingsmiddelen volgens EU-regelgeving 10/2011. De geïntegreerde vaste smeermiddelen zorgen ervoor dat het onderhoudsvrij is en de meeste toepassingen profiteren van zijn sterkte en laaghechting.
 

In detail: tandwielen gemaakt van iglidur I150 en de drukringen er tussen.