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

• Điều cần thiết: hộp số có thể xoay thiết bị có camera và ống kính 360° trong 24 giờ
• Phương pháp sản xuất: ép đùn (FDM)
• Các yêu cầu:tiết kiệm chi phí, tốc độ quay đa dạng nhưng chính xác, độ bền thiết bị cao
• Vật liệu:iglidur I150
• Ngành: nhiếp ảnh thiên văn
• Thành công từ sự hợp tác:độ chính xác cao, sức mạnh và khả năng chống mài mòn, ma sát thấp nhờ vòng đệm chặn

Cơ cấu với hộp số và bảng điều khiển bên ngoài phải đảm bảo quay ổn định cho máy ảnh SLR và kính thiên văn.

Tổng quan về ứng dụng:
Trong kỹ thuật chụp ảnh thiên văn, các thiên thể khác nhau được chụp ảnh bằng phương pháp phơi sáng theo thời gian và được lưu trữ trên một phương tiện thích hợp. Bất kỳ ai đã từng thay đổi thời gian phơi sáng trên máy ảnh kỹ thuật số hoặc điện thoại di động của họ đều biết rằng ảnh được chụp với thời gian phơi sáng dài có thể bị mờ bởi những thay đổi nhỏ. Trái đất quay quanh trục của nó, và sự quay này là một vấn đề đối với thời gian phơi sáng dài cần thiết trong chụp ảnh thiên văn. Ông van Hove của vhw Digitalart đã phát triển một thiết bị bù cho chuyển động quay của Trái đất để hình ảnh các thiên thể ở dạng thực của chúng. Các yêu cầu đối với hộp số nhựa quay 360 độ trong chính xác 24 giờ, đủ khả năng chịu tải để hỗ trợ máy ảnh và ống kính, đồng thời độ ổn định và chống mài mòn của các bộ phận riêng lẻ cao. Hộp số cũng cần thiết lập các tốc độ khác nhau tùy thuộc vào thiên thể cần theo dõi. Hộp số và tất cả các giá đỡ cho động cơ và thiết bị điện tử được in 3D từ iglidur i150 tribofilament. Ngoài lợi thế về chi phí của các thành phần in 3D, khả năng chống mài mòn cao của nhựa hiệu năng cao igus và tính phù hợp cho các ứng dụng quay và xoay cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu và quy trình sản xuất.
 

Ví dụ về thay đổi ảnh khi vòng quay của Trái đất được bù đắp.

Vấn đề

Chuyển động quay của Trái đất phải được bù đắp để có thể thực hiện phơi sáng lâu trong vài giờ. Thiết bị đảm bảo rằng thiên thể được chụp ảnh không di chuyển khỏi góc nhìn của máy ảnh và phải di chuyển nó và ống kính hoặc kính thiên văn sao cho ổn định. Điều này bao gồm xoay chính xác và đồng đều. Bộ điều khiển và bảng điều khiển gắn bên ngoài cũng phải đặt các tốc độ quay khác nhau vì thời gian theo dõi thay đổi theo đối tượng.
 

Giải pháp

Ông van Hove đã hợp tác chặt chẽ với igus để tìm ra những vật liệu phù hợp cho dự án của mình. Ổ xoay RL-D-20 với độ giảm bánh răng 1:38 đảm bảo khả năng chịu tải và độ chính xác. Độ bền cao và khả năng chống mài mòn của các bánh răng và giá đỡ được in 3D đạt được nhờ sợi in được tối ưu hóa ma sát iglidur i150. Vật liệu này đặc biệt phù hợp với các ứng dụng có tốc độ trượt thấp. Hộp số có giảm số 1: 243. Ma sát của bánh răng in 3D được giảm thiểu và đạt được chuyển động quay không mất mát nhờ hai ổ chặn tự lựa giữa các bộ phận. Ông van Hove nói rằng sự hợp tác là "rất tốt, như thường lệ".
 

Chụp ảnh thiên văn hoạt động như thế nào?

Trong kỹ thuật chụp ảnh thiên văn, các thiên thể, tinh vân và các vật thể khác trên bầu trời đêm được ghi lại trong ánh sáng khả kiến và được lưu trữ trên nhiều phương tiện khác nhau. Máy ảnh được định hướng trên cực Bắc địa lý song song với trục của 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 cho phù hợp với vòng quay hàng ngày của Trái đất. Nếu không, sẽ chỉ có các đường kẻ được hiển thị thay vì hình dạng thực tế của đối tượng. Một thiết bị thích hợp, một bộ theo dõi sẽ bù cho vòng 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 đối tượng cần theo dõi. Đối với các ngôi sao, một vòng quay mất 23 giờ, 56 phút và 4 giây. Mặt trăng yêu cầu thời gian quay vòng là 24 giờ, 52 phút và 28 giây, trong khi mặt trời yêu cầu chính xác 24 giờ.
 

Có thể nhìn thấy bên dưới: các bánh răng của hộp số.

Độ chính xác cao mặc dù trọng tải cao

Thiết bị phải có khả năng nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của máy ảnh và ống kính hoặc kính thiên văn trong suốt quá trình quay 360° trong 24 giờ. Tùy thuộc vào kích thước, mô hình và thiết bị, con số này có thể lên đến 4kg. Độ chính xác cao của chuyển động quay đạt được nhờ ổ xoay có bánh răng giảm 1:38. Tuổi thọ cơ học ít nhất 1.000.000 chu kỳ cũng đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho toàn bộ hệ thống. Bánh răng in 3D với tỷ lệ giảm 1: 243 giúp tăng cường sức mạnh và cũng có tuổi thọ lâu dài nhờ sử dụng vòng đệm chặn và nhựa iglidur I150 chống mài mòn.
 

Các bánh răng và giá đỡ cho động cơ và thiết bị điện tử được sản xuất từ sợi in ba thành phần iglidur I150.

iglidur I150 - một sợi in ba thành phần với nhiều điểm mạnh

Sợi in iglidur I150 được tối ưu hóa ma sát rất dễ xử lý 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 nhựa hiệu năng cao, iglidur I150 còn thích hợp để tiếp xúc với thực phẩm theo Quy định của EU 10/2011. Các chất bôi trơn rắn tích hợp đảm bảo nó không cần bảo trì và hầu hết các ứng dụng được hưởng lợi từ sức mạnh và độ bám dính của nó.
 

Chi tiết: bánh răng làm bằng iglidur I150 và vòng đệm chặn giữa chúng.