Hộp số chính xác, ổn định từ máy in 3D - các thành phần hiệu quả về chi phí cho chụp ảnh thiên văn

• Những gì cần thiết: một hộp số có thể xoay một thiết bị có camera và ống kính 360° trong 24 giờ
• Quy trình sản xuất: Đùn sợi (FDM)
• Yêu cầu: tiết kiệm chi phí, tốc độ quay khác nhau nhưng chính xác, độ ổn định cao của thiết bị
• Vật liệu: iglidur i150
• Ngành: Nhiếp ảnh thiên văn
• Thành công thông qua hợp tác: độ chính xác cao, ổn định và khả năng chống mài mòn, ma sát thấp nhờ vòng đệm đẩy

Ứng dụng nhìn tổng quan:
Trong nhiếp ảnh thiên văn, các thiên thể khác nhau được chụp bằng cách phơi sáng lâu và lưu trên một phương tiện phù hợp. Bất kỳ ai đã từng thay đổi thời gian phơi sáng trên máy ảnh kỹ thuật số hoặc điện thoại di động của riêng mình sẽ biết rằng những bức ảnh chụp bằng thời gian phơi sáng lâu có thể bị "làm mờ" bởi những thay đổi nhỏ. Khi trái đất quay quanh trục của chính nó, sự quay này cũng là một vấn đề đối với thời gian phơi sáng lâu được sử dụng trong nhiếp ảnh thiên văn. Ông van Hove của vhw Digitalart đã phát triển một thiết bị bù cho sự quay của trái đất để có thể mô tả các họa tiết trên bầu trời theo hình dạng thực của chúng. Các yêu cầu đối với hộp số nhựa là quay 360 độ trong đúng 24 giờ, khả năng chịu tải đủ cho máy ảnh và ống kính, cũng như độ ổn định cao và khả năng chống mài mòn của từng thành phần. Nó cũng có thể thiết lập các tốc độ quay khác nhau, tùy thuộc vào vật thể nào sẽ được theo dõi trên bầu trời. Hộp số và tất cả các giá đỡ cho động cơ và thiết bị điện tử được sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ in 3D với sợi tribofilament iglidur i150. Ngoài lợi thế về chi phí của các thành phần in 3D, khả năng chống mài mòn cao và tính phù hợp cho các ứng dụng xoay và xoay của nhựa hiệu suất cao igus cũng đóng vai trò chính trong việc lựa chọn vật liệu và quy trình sản xuất.

Sự quay của Trái Đất phải được bù trừ để có thể thực hiện phơi sáng lâu trong nhiều giờ. Thiết bị đảm bảo rằng thiên thể được chụp không di chuyển khỏi góc nhìn của máy ảnh và phải di chuyển nó và ống kính hoặc kính thiên văn để nó ổn định. Điều này bao gồm sự quay chính xác và đều. Bộ điều khiển và bảng điều khiển gắn ngoài cũng phải đặt tốc độ quay khác nhau vì thời gian theo dõi thay đổi tùy theo vật thể.

Ông van Hove đã làm việc chặt chẽ với igus ® để tìm ra vật liệu phù hợp cho dự án của mình. Khả năng chịu tải và độ chính xác được đảm bảo bởi ổ trục xoay RL-D-20 với tỷ lệ giảm 1:38. Độ ổn định và khả năng chống mài mòn cao của bánh răng và giá đỡ in 3D đạt được nhờ sợi iglidur ® i150 được tối ưu hóa về mặt ma sát, vì vật liệu này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng có tốc độ trượt thấp. Hộp số có tỷ lệ giảm 1:243. Ma sát của bánh răng in 3D được giảm bớt nhờ hai vòng đệm đẩy giữa các thành phần, đảm bảo quay không bị mất. Ông van Hove đánh giá sự hợp tác này là "rất tốt như thường lệ".

Trong nhiếp ảnh thiên văn, các thiên thể, tinh vân và các vật thể khác trên bầu trời đêm được chụp bằng ánh sáng khả kiến và được lưu trữ trên nhiều phương tiện khác nhau. Máy ảnh được định hướng theo Cực Bắc địa lý song song với trục Trái Đất. Độ nghiêng của máy ảnh tương ứng với vĩ độ. Thời gian phơi sáng cho những bức ảnh như vậy là vài giờ, đó là lý do tại sao máy ảnh phải được điều chỉnh theo sự quay hàng ngày của Trái Đất. Nếu không, chỉ có các đường thẳng sẽ hiển thị thay vì hình dạng thực tế của các vật thể. Một thiết bị thích hợp, một máy theo dõi sẽ bù cho sự quay của Trái Đất nếu tốc độ quay tương ứng chính xác với một vòng quay mỗi ngày. Ngoài ra còn có các tốc độ quay khác nhau tùy thuộc vào vật thể cần theo dõi. Đối với các ngôi sao, một vòng quay mất 23 giờ, 56 phút và 4 giây. Mặt trăng cần thời gian quay là 24 giờ, 52 phút và 28 giây, trong khi Mặt trời cần đúng 24 giờ.

Thiết bị phải có khả năng chịu được toàn bộ trọng lượng của máy ảnh và ống kính hoặc kính thiên văn trong suốt quá trình xoay 360° trong vòng 24 giờ. Tùy thuộc vào kích thước, kiểu máy và thiết bị, có thể lên tới 4kg. Độ chính xác cao của vòng quay đạt được nhờ ổ trục có tỷ số giảm bánh răng là 1:38. Tuổi thọ cơ học ít nhất là 1.000.000 chu kỳ cũng đảm bảo tuổi thọ dài cho toàn bộ hệ thống. Bánh răng in 3D có tỷ số giảm 1:243 tăng cường độ bền và cũng có tuổi thọ dài nhờ vòng đệm đẩy được sử dụng và nhựa iglidur i150 chống mài mòn.

Sợi iglidur i150 được tối ưu hóa về mặt ma sát dễ gia công và phù hợp với tất cả các máy in 3D trong quy trình FDM. Ngoài khả năng chống mài mòn cao ở tốc độ trượt thấp và các đặc tính cơ học tốt của polyme hiệu suất cao, iglidur i150 cũng phù hợp để tiếp xúc với thực phẩm theo Quy định EU 10/2011. Chất bôi trơn rắn tích hợp đảm bảo rằng nó không cần bảo trì và hầu hết các ứng dụng đều được hưởng lợi từ độ bền và độ bám dính lớp của nó.