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

• Ce qui a été nécessaire : un engrenage qui fait tourner un dispositif avec une caméra et un objectif de 360° en 24 heures.
• Méthode de fabrication : Extrusion de filaments (FDM)
• Exigences : peu coûteux, vitesses de rotation différentes mais précises, grande stabilité du dispositif.
• Matériau : iglidur i150
• Secteur : astrophotographie
• Succès grâce à la collaboration : grande précision, stabilité et résistance à l'abrasion, faible frottement grâce aux rondelles de démarrage

L'application en un coup d'œil :
L'astrophotographie consiste à photographier différents corps célestes à l'aide d'une longue exposition et à les enregistrer sur un support approprié. Quiconque a déjà modifié le temps d'exposition de son propre appareil photo numérique ou de son téléphone portable saura que les photos prises avec un temps d'exposition long peuvent être "brouillées" par des modifications minimes. Comme la Terre tourne autour de son axe, cette rotation est également un problème pour les longs temps d'exposition de l'astrophotographie. M. van Hove de la société vhw Digitalart a mis au point un dispositif qui compense la rotation de la Terre afin de pouvoir reproduire les motifs dans le ciel sous leur forme réelle. Les exigences posées au mécanisme en plastique étaient une rotation de 360 degrés en 24 heures exactement, une capacité de charge suffisante pour la caméra et son objectif, ainsi qu'une grande stabilité et une résistance à l'abrasion des différents composants. En outre, il devait être possible de régler différentes vitesses de rotation en fonction de l'objet à suivre dans le ciel. L'engrenage ainsi que tous les supports pour le moteur et l'électronique ont été fabriqués par impression 3D avec le tribofilament iglidur i150. Outre l'avantage de coût des pièces imprimées en 3D, la grande résistance à l'abrasion et l'aptitude aux applications rotatives et pivotantes de la matière plastique haute performance d'igus ont joué un rôle important dans le choix du matériau et du procédé de fabrication.

La rotation de la Terre doit être compensée afin de permettre une exposition de longue durée pendant plusieurs heures. Le dispositif qui veille à ce que le corps céleste à photographier ne bouge pas du point de vue de l'appareil photo doit pouvoir le supporter et le déplacer de manière stable, avec l'objectif ou le télescope. Cela implique une rotation précise et régulière. Il doit également être possible de régler différentes vitesses de rotation à l'aide d'une commande et d'un panneau de commande externe, car les temps de poursuite des différents objets diffèrent.

En étroite collaboration avec igus, Monsieur van Hove a trouvé le matériel adéquat pour son projet. La capacité de charge et la précision sont assurées par le palier de rotation RL-D-20 avec un rapport de réduction de 1:38. La grande stabilité et la résistance à l'abrasion des roues dentées et des supports imprimés en 3D sont obtenues grâce au filament iglidur i150 optimisé sur le plan tribologique, car ce matériau convient particulièrement bien aux applications à faible vitesse de glissement. Le frottement des roues dentées imprimées en 3D est réduit par deux rondelles de butée entre les composants, ce qui garantit une rotation sans perte. Monsieur van Hove estime que la collaboration est "comme d'habitude très bonne".

L'astrophotographie consiste à reproduire en lumière visible des corps célestes, des nébuleuses et d'autres objets du ciel étoilé et à les enregistrer sur différents supports. Pour ce faire, l'appareil photo est orienté en direction du pôle nord géographique et parallèlement à l'axe de la Terre. L'inclinaison de l'appareil photo correspond à la latitude. Le temps d'exposition pour de telles photographies est de plusieurs heures, raison pour laquelle l'appareil photo doit être adapté à la rotation quotidienne de la Terre. Dans le cas contraire, on ne verrait que des traits au lieu de la forme réelle des objets. Un dispositif approprié, appelé tracker, permet de compenser la rotation de la Terre si la vitesse de rotation correspond exactement à un tour par jour. Selon l'objet à suivre, on obtient également des vitesses de rotation différentes. Pour les étoiles, une rotation dure 23 heures, 56 minutes et 4 secondes. Le dispositif suit la lune avec une rotation de 24 heures, 52 minutes et 28 secondes, tandis que la rotation pour le suivi du soleil dure exactement 24 heures.

Lors de la rotation à 360°, le dispositif doit pouvoir supporter en 24 heures le poids total de l'appareil photo et de l'objectif ou du télescope. Selon la taille, le modèle et l'équipement, cela peut représenter jusqu'à 4 kg de poids. La grande précision de la rotation est obtenue grâce à un palier de rotation avec un rapport de réduction de 1:38. Avec une durée de vie mécanique d'au moins 1.000.000 de cycles, une grande longévité est en outre garantie. L'engrenage imprimé en 3D avec un rapport de réduction de 1:243 renforce la stabilité et a également une longue durée de vie grâce aux rondelles de butée utilisées et au plastique résistant à l'abrasion iglidur i150.

Le filament tribologiquement optimisé iglidur i150 est facile à mettre en œuvre et convient à toutes les imprimantes 3D utilisant le procédé FDM. Outre sa résistance élevée à l'abrasion à de faibles vitesses de glissement et les bonnes caractéristiques mécaniques de ce polymère haute performance, iglidur i150 est également adapté au contact alimentaire conformément au règlement européen 10/2011. Grâce aux lubrifiants solides intégrés, le matériau ne nécessite aucun entretien et la plupart des applications bénéficient de la résistance, de la ténacité et de l'adhérence des couches du plastique.