Precíz és stabil hajtómű a 3D nyomtatóból - költséghatékony alkatrészek asztrofotózáshoz

• Megoldandó probléma: hajtómű, amely a kamerával és lencsével rendelkező eszközt 24 óra alatt 360°-kal fordítja el
• Gyártási eljárás: szálanyag extrudálás (FDM)
• Követelmények: költséghatékonyság, változatos, de pontos forgási sebesség, nagy készülékszilárdság
• Anyag: iglidur I150
• Iparág: asztrofotózás
• Sikeres együttműködés: nagy pontosság, szilárdság és kopásállóság, alacsony súrlódás a nyomóalátéteknek köszönhetően

A mechanizmusnak, a hajtóművel és a külső vezérlőpanellel együtt, képesnek kell lennie az SLR kamera és a távcső folyamatos forgatására.

Az alkalmazásról röviden:
Az asztrofotózás során a különböző égitesteket hosszú expozícióval veszik, és a felvételt megfelelő adathordozóra rögzítik. Bárki, aki változtatott már a digitális vagy mobiltelefon kamerája expozíciós idején, tapasztalta, hogy a hosszú expozíciós idővel készült fényképek könnyen elmosódhatnak. A Föld forog a tengelye körül, és ez a forgás problémát jelent az asztrofotózásban, a szükséges hosszú expozíciós idők miatt. Van Hove úr, a vhw Digitalart munkatársa kifejlesztett egy olyan eszközt, amely kompenzálja a Föld forgását, így az égitestek valós képét örökítheti meg. A műanyag hajtóművel szemben támasztott követelmények a pontosan 24 óra alatti 360 fokos elfordulás, a kellő teherbírás, hogy objektívvel is használhatja a fényképezőgépet, valamint az egyes alkatrészek magas stabilitása és kopásállósága. A hajtóművön a különböző forgási sebességek beállítására is kellett lehetőség, attól függően, hogy az égbolton melyik égitestet kell követni. A fogaskerekek és a motor és az elektronika konzoljai iglidur i150 tribofilamentből 3D nyomtatással készültek. Az anyagválasztás tekintetében kétségtelen előnynek bizonyult a 3D nyomtatott alkatrészek költséghatékonysága, az igus nagyteljesítményű műanyagjainak kopásállósága, valamint a forgó alkalmazásokra való alkalmassága.
 

A példán látható a különbség a Föld forgásának kompenzációja esetén.

Probléma

A Föld forgását kompenzálni kell, hogy akár több órán keresztül lehessen hosszú expozícióval fényképezni. Az eszköz biztosítja, hogy az égitest nem mozdul ki a kamera perspektívájából, ezért stabilan és egyenletesen mozgatja a kamerát és a lencsét vagy távcsövet. Ezzel precíz és egyenletes mozgásra van szükség. A vezérlőnek és a külsőleg szerelt vezérlőpanelnek eltérő forgási sebességet is be kell tudni állítania, mivel a követési idők égitestenként változnak.
 

Megoldás

A projekt kihívásainak megfelelő anyagot van Hove úr az igus-szal szoros együttműködésben találta meg. Az RL-D-20 forgatótengely 1:38 arányú áttétellel biztosítja a terhelhetőséget és a precizitást. A 3D-nyomtatott fogaskerekek és tartókonzolok nagy szilárdságát és kopásállóságát az iglidur i150 tribológiailag optimalizált szálanyag biztosítja. Ez az anyag különösen alkalmas alacsony siklási sebességű alkalmazásokhoz. A hajtómű 1:243-as áttétellel rendelkezik. A 3D-nyomtatott fogaskerekek súrlódása csökkent, és veszteségmentes forgás érhető el az alkatrészek közötti két nyomóalátéttel. Van Hove úr szerint az együttműködés „szokás szerint remek“ volt.
 

Hogyan működik az asztrofotózás?

Az asztrofotográfiában az égitestek, ködök és az éjszakai égbolton látható más objektumok látható fényét veszik fel és tárolják megfelelő közegeken. A kamerát a földrajzi Északi-sarkra irányítják, párhuzamosan a Föld tengelyével. A kamera dőlésszöge megfelel a szélességi foknak. Az ilyen fényképek expozíciós ideje több óra, ezért a fényképezőgépet a Föld napi forgásához kell igazítani. Ellenkező esetben az objektumok tényleges alakja helyett csak vonalak lesznek láthatók. Egy megfelelő eszköz, a nyomkövető, kompenzálja a Föld forgását, ha a forgási sebesség pontosan megfelel napi egy fordulatnak. A követni kívánt objektumok forgási sebessége eltérhet. Csillagoknál egy fordulat 23 óra 56 perc és 4 másodperc. A Hold forgási ideje 24 óra, 52 perc és 28 másodperc, míg a Napé pontosan 24 óra.
 

Alul látható: a hajtómű fogaskerekei.

Nagyfokú pontosság a nagy terhelés ellenére

Az eszköznek el kell bírnia a kamera és az objektív vagy a teleszkóp teljes súlyát a 360°-os elforgatás során 24 órán keresztül. Mérettől, modelltől és felszereltségtől függően ez akár 4 kg is lehet. A forgás nagy pontosságát egy 1:38-as módosítással rendelkező forgatótengely révén érik el. A legalább 1 000 000 ciklus mechanikai élettartam a teljes rendszer hosszú élettartamát is garantálja. Az 1:243-as módosítású 3D-nyomtatott fogaskerék növeli a szilárdságot, és hosszú élettartammal is rendelkezik, köszönhetően a nyomóalátéteknek és a kopásálló iglidur I150 műanyagnak.
 

A fogaskerekek és a motor és az elektronika konzoljai iglidur I150 tribofilamentből készültek.

iglidur I150 - sokoldalú tribofilament

A tribológiailag optimalizált iglidur I150 szálanyag könnyen feldolgozható és minden 3D nyomtatóhoz alkalmas az FDM eljárás során. Az iglidur I150 az alacsony siklási sebességnél tapasztalható nagy kopásállósága és a nagy teljesítményű polimer jó mechanikai tulajdonságai mellett a 10/2011 EU-rendelet értelmében élelmiszerekkel való érintkezésre is alkalmas. Az integrált szilárd kenőanyagok gondoskodnak arról, hogy karbantartásmentes legyen, ellenálló képessége és rétegtapadása a legtöbb alkalmazáshoz megfelelővé teszi.
 

Közeli kép: iglidur I150-ből készült fogaskerekek és a köztük lévő nyomóalátétek.