Riduttore preciso e stabile tramite stampante 3D - componenti economici per l'astrofotografia

• Cosa serviva: un riduttore in grado di ruotare un dispositivo con fotocamera e obiettivo di 360° in 24 ore
• Metodo di produzione: estrusione dei filamenti (FDM)
• Requisiti: velocità di rotazione convenienti, eterogenee ma precise, elevata stabilità del dispositivo
• Materiale: iglidur I150
• Settore: astrofotografia
• Successo per il cliente: precisione, robustezza e resistenza all'abrasione elevate, attrito ridotto grazie alle ralle reggispinta

Il meccanismo con il riduttore e il pannello di comando esterno deve garantire una rotazione stabile della fotocamera SLR e del telescopio.

L'applicazione in breve:
In astrofotografia, vari corpi celesti vengono ripresi mediante un'esposizione temporale e memorizzati su un supporto adatto. Chiunque abbia mai cambiato il tempo di esposizione sul proprio cellulare o fotocamera digitale sa che le foto scattate con un tempo di esposizione lungo possono essere offuscate da modifiche minime. La Terra ruota attorno al suo asse e questa rotazione è un problema per i lunghi tempi di esposizione richiesti in astrofotografia. Il signor van Hove di vhw Digitalart ha sviluppato un dispositivo che compensa la rotazione terrestre per visualizzare i corpi celesti nella loro forma reale. I requisiti per il riduttore in plastica erano una rotazione di 360 gradi in 24 ore esatte, una capacità di carico sufficiente per sostenere la fotocamera e il suo obiettivo, un'elevata stabilità dei singoli componenti e resistenza all'usura. Il riduttore doveva inoltre impostare velocità diverse a seconda del corpo celeste da inseguire. Il riduttore e tutte le staffe per il motore e l'elettronica sono state stampate in 3D dal tribofilamento iglidur® i150 tribofilament®. Oltre al vantaggio in termini di costi dei componenti stampati in 3D, anche l'elevata resistenza all'usura e l'idoneità ad applicazioni rotazionali e di attacco oscillante della plastica ad alte prestazioni igus® hanno svolto un ruolo importante nella selezione del materiale e del processo di produzione.
 

Prima e dopo l'introduzione del meccanismo di compensazione della rotazione terrestre.

Problema da risolvere

La rotazione terrestre deve essere compensata in modo da poter effettuare lunghe esposizioni nell'arco di diverse ore. Il dispositivo che assicura che il corpo celeste da riprendere non si sposti dalla prospettiva della telecamera, deve garantire un sostegno stabile e consentire il movimento dell'apparecchio con l'obiettivo o il telescopio. Il sistema include una rotazione precisa e uniforme. Il controller e il pannello di comando montato esternamente devono impostare diverse velocità di rotazione, in quanto i tempi di tracciamento variano in base al corpo.
 

Soluzione

Il signor van Hove ha trovato i materiali giusti per il suo progetto in stretta collaborazione con igus®. Il cuscinetto pivot RL-D-20 con la sua riduzione a ruota dentata di 1:38 garantisce capacità di carico e precisione. L'elevata resistenza e resistenza all'usura della ruota dentata e delle staffe stampate in 3D è ottenuta con il filamento tribologicamente ottimizzato iglidur® i150 . Questo materiale è particolarmente adatto per applicazioni con basse velocità di scorrimento. Il riduttore ha una riduzione a ruota dentata di 1:243. L'attrito della ruota dentata stampata in 3D è ridotto e si ottiene una rotazione senza perdite con due ralla reggispinta tra i componenti. Il signor van Hove afferma che la cooperazione è stata "molto buona, come al solito".
 

Come funziona l'astrofotografia?

Nell'astrofotografia, i corpi celesti, le nebulose e altri oggetti nel cielo notturno vengono ripresi in luce visibile e memorizzati su vari supporti. La telecamera è orientata verso il Polo Nord geografico parallelamente all'asse terrestre. L'inclinazione della macchina fotografica corrisponde alla latitudine. Il tempo di esposizione per tali fotografie è di diverse ore. Pertanto la fotocamera deve essere adattata alla rotazione giornaliera della Terra, altrimenti al posto delle forme reali dei corpi si scorgerebbero solamente linee. Quindi, si dice che il dispositivo "tracker" compensa la rotazione terrestre se la velocità di rotazione corrisponde esattamente a un giorno. Inoltre, sono disponibili anche altre velocità di rotazione a seconda del corpo celeste da monitorare, per esempio, per gli astri un giro di rotazione richiede 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Il dispositivo che segue il moto della luna esegue una rotazione in 24 ore, 52 minuti e 28 secondi, mentre per quanto riguarda il sole sono necessarie 24 ore.
 

In basso: ingranaggi del riduttore.

Estrema precisione nonostante i carichi elevati

Il dispositivo deve sostenere il peso complessivo della fotocamera e dell'obiettivo del telescopio durante la rotazione di 360° nell'arco di 24 ore. A seconda delle dimensioni, del modello e dell'attrezzatura, il peso può arrivare fino a 4kg. Un riduttore con un rapporto di riduzione di 1:38 offre un'elevata precisione di rotazione. Inoltre la durata d'esercizio meccanica di almeno 1.000.000 cicli è sinonimo di longevità per l'intero sistema. L'ingranaggio stampato in 3D con un rapporto di riduzione di 1:243 migliora la resistenza, garantendo una lunga durata di servizio grazie alle ralle reggispinta e alla plastica iglidur I150 resistente all'abrasione.
 

Il riduttore, gli attacchi per il motore e l'elettronica sono stati prodotti tramite stampa 3D attraverso il tribofilamento iglidur I150.

iglidur I150 - un tribofilamento con molti vantaggi

Il filamento tribologicamente ottimizzato iglidur I150 è facile da lavorare ed è indicato per tutte le stampanti 3D nel processo FDM. Oltre all'elevata resistenza all'abrasione a basse velocità di scorrimento e alle buone proprietà meccaniche del polimero ad alte prestazioni, iglidur I150 è adatto anche al contatto con alimenti secondo il Regolamento UE 10/2011. I lubrificanti solidi integrati rendono superflua la manutenzione. La maggior parte delle applicazioni beneficia della resistenza e dell'adesione interstrato.
 

In dettaglio: ruote dentate in iglidur I150 e ralle reggispinta tra loro.