Un réducteur pour l'astrophotographie robuste, précis et économique grâce à l'impression 3D

• Solution requise : un réducteur qui tourne un dispositif avec caméra et objectif de 360° en 24 heures
• Mode de fabrication : dépôt de fil fondu (FDM)
• Exigences : produit économique, plusieurs vitesses de rotation mais avec une grande précision, grande stabilité du dispositif
• Matériau : iglidur I150
• Secteur : astrophotographie
• Bénéfice de la coopération: grande précision, stabilité et résistance à l'abrasion, faible frottement grâce à des rondelles

Le dispositif avec le réducteur et un panneau de commande externe doit être en mesure de tourner l'appareil photo et le télescope sans perte de stabilité.

Brève description de l'application :
L'astrophotographie s'attache à photographier des objets célestes avec un long temps d'exposition et en enregistre ensuite les photos sur un support adapté. Quiconque a déjà modifié le temps d'exposition sur son propre appareil photo numérique ou sur son téléphone portable pour beaucoup l'allonger sait que la moindre modification peut se solder par des photos floues. La Terre tournant sur son propre axe, cette rotation pose aussi problème pour les temps d'exposition longs requis en astrophotographie. Monsieur van Hove a mis au point pour la société vhw Digitalart un dispositif qui contrecarre la rotation terrestre afin de pouvoir photographier les objets célestes dans leur « vraie » forme. Il était exigé du réducteur en polymère qu'il effectue une rotation de 360 degrés en très exactement 24 heures, qu'il soit suffisamment solide pour porter l'appareil photo et l'objectif et que les pièces entrant dans sa composition soient robustes et résistantes à l'usure. Il devait également être possible de régler différentes vitesses de rotation en fonction de l'objet devant être suivi dans le ciel. Le réducteur ainsi que tous les supports pour le moteur et l'électronique ont été imprimés avec le tribofilament iglidur I150. Outre l'avantage en termes de coût pièces en impression 3D, la grande résistance à l'usure et l'aptitude aux applications de rotation et de pivotement du polymère hautes performances igus ont également joué un rôle majeur dans le choix du matériau et du processus de fabrication.

Exemple de la modification apportée par la compensation de la rotation terrestre pour les photos.

Problème

La rotation de la Terre doit être contrecarrée pour permettre une exposition sur plusieurs heures. Le mécanisme qui veille à ce que l'objet céleste à photographier ne bouge pas du point de vue de l'appareil photo doit pouvoir porter et déplacer ce dernier ainsi que le télescope sans perte de stabilité. Cela implique une rotation précise et régulière. Une commande et un panneau de commande externe permettent aussi de régler différentes vitesses de rotation, les temps de poursuite de différents objets n'étant pas les mêmes.

Solution

Monsieur Van Hove a trouvé les bons matériaux pour son projet en coopération étroite avec igus. La capacité de charge et la précision sont garanties par un axe rotatif RL-D-20 avec une réduction de 1:38. La stabilité élevée et la grande résistance à l'usure des roues dentées et des supports imprimés sont obtenues grâce au filament iglidur I150 optimisé en termes tribologiques, ce matériau convenant à la perfection aux applications à glissement lent. Le réducteur a un rapport de 1:243. Le frottement des roues dentées imprimées est réduit par deux rondelles entre chacune des pièces, assurant une rotation sans perte. Monsieur Van Hove estime que la coopération a été « comme toujours très bonne ».
 

L'astrophotographie, comment ça marche ?

L'astrophotographie s'attache à photographier des objets célestes, des nébuleuses et autres objets dans le ciel et à enregistrer les clichés sur des supports adaptés. Pour cela, l'appareil photo est orienté vers le pôle nord géographique et parallèlement à l'axe terrestre. L'inclinaison de la caméra correspond à la latitude. Le temps d'exposition nécessaire pour de telles photos est de plusieurs heures, ce qui explique pourquoi l'appareil photo doit être adapté à la rotation quotidienne de la terre. On n'aurait sinon que des traits à la place de la vraie forme des objets. Un suiveur permet de contrecarrer la rotation terrestre si la vitesse de rotation est de très exactement une rotation par jour. On peut toutefois avoir différentes vitesses de rotation en fonction de l'objet à photographier. Pour les étoiles, une rotation dure 23 heures, 56 minutes et 4 secondes. Le dispositif poursuit la lune avec une rotation de 24 heures, 52 minutes et 28 secondes alors que la rotation pour le soleil est de très exactement 24 heures.
 

Les roues dentées du réducteur sont visibles en bas.

Une précision élevée malgré la charge

Le dispositif doit pouvoir porter tout le poids de l'appareil photo et de l'objectif ou du télescope en effectuant une rotation de 360° en 24 heures. Ce poids peut atteindre 4 kg selon la taille, le modèle et l'équipement. La précision élevée de la rotation est obtenue par un axe rotatif avec une réduction de 1:38. Il a une durée de vie mécanique de 1.000.000 de cycles minimum, ce qui garantit une longue durée de vie. Le réducteur imprimé avec un rapport de 1:243 contribue à la stabilité et a aussi une longue durée de vie grâce aux rondelles utilisées et au polymère iglidur I150 résistant à l'usure.
 

Les roues dentées et les supports pour le moteur et l'électronique sont imprimés en tribofilament iglidur I150.

iglidur I150, un tribofilament aux nombreux atouts

Le filament iglidur I150 optimisé en termes tribologiques est facile à utiliser et convient à toutes les imprimantes 3D utilisant le procédé FDM. En plus de sa grande résistance à l'usure à faible vitesse de glissement et des bonnes propriétés mécaniques du polymère hautes performances, l'iglidur I150 convient également au contact alimentaire conformément au règlement européen 10/2011. Le matériau est sans entretien en raison des lubrifiants solides qui y sont incorporés. Sa résistance, sa ténacité et la bonne adhérence entre les couches sont d'autres avantages de ce polymère.
 

Des roues dentées en iglidur I150 et les rondelles entre (détail).