Хрупкие элементы для непревзойденной гармонии – быстрая печать и поставка

• Что требовалось: компоненты для ударного фланца фортепиано
• Способ изготовления: селективное лазерное спекание в порошковом слое
• Требования: износостойкие детали с низким коэффициентом трения, точно подходящие по размеру
• Материал: iglidur I3
• Отрасль: музыка
• Успех благодаря сотрудничеству: экономически выгодное изготовление функциональных компонентов по индивидуальному заказу, повышенная устойчивость к влажности и колебаниям температуры, долговечность

Обзор области применения:
при изготовлении пианино традиционно большая часть компонентов делается из дерева. Дерево очень восприимчиво к колебаниям температуры и влажности, для исключения негативных явлений специалисты компании Phoenix Pianos во главе с Ричардом Дейном разработали систему молоточков D3D для пианино. Новый вариант ударного механизма, отвечающего за извлечение звука, почти полностью изготовлен из углеродного волокна и полимера. Высококачественный полимер с улучшенными свойствами скольжения iglidur I3 использован для подвижных и неподвижных компонентов фланцевой части молоточка. Технология лазерного спекания позволяет с большой точностью воспроизвести оригинальные компоненты, в результате улучшены характеристики звучания, увеличен срок службы, а также сократились затраты и время на обслуживание.

 

Фланцевые элементы молоточков из материала iglidur I3 с металлическим штифтом

Проблема

Дерево - это материал, который многие столетия считался основным для традиционного способа изготовления пианино. Молоточек ударяет по струнам, поэтому требуется высокая точность изготовления, а затем и большой объем настроечных работ. Поскольку дерево восприимчиво к колебаниями влажности и температуры, то это одна из причин, почему глава британской компании Phoenix Pianos проявлял интерес к поиску более прочных альтернативных вариантов. Но альтернативные материалы призваны соответствовать существующим требованиям к чувствительным компонентам, которые с высокой точностью установлены в механизм и работают с малым трением. Такие элементы подвергаются воздействию частого хода клавиш, что ведет к их износу.

Решение

Для фланцевого элемента молоточка, который состоит из подвижного и фиксированного элемента, в компании igus создан прототип в рамках аддитивного производства. Вместо дерева для изготовления указанных компонентов применен материал iglidur I3. Это износостойкий полимер с улучшенными свойствами скольжения, получаемый методом лазерного спекания, который соответствует требованиям касательно устойчивости к колебаниям температуры и влажности. Одновременно 3D-печать дает возможность быстрого изготовления однородных элементов. Теперь можно свести к минимуму необходимость регулярной настройки музыкального инструмента. Цвет полимера iglidur I3 напоминает слоновую кость, дополняет функциональные элементы и позволяет скрыть факт использования полимера при создании классического пианино.

Создание традиционного пианино, современные компоненты

Механизм, используемый пианистом для извлечения звука пианино, в принципе, прост. К каждой клавише внутри пианино подходит струна. При каждом нажатии на клавишу активируется данный механизм, и молоточек на конце ударяет по соответствующей струне. В традиционном пианино для изготовления неподвижных частей данного молоточкового механизма используется белый бук. Но дерево чувствительно к колебаниям температуры и влажности, что сказывается на звучании. В результате требуется регулярная настройка и обслуживание музыкального инструмента. Для Ричарда Дейна, который возглавляет компанию Phoenix Pianos, это стало весомой причиной для внесения изменений в данный механизм. Являясь инженером по специальности и пианистом-любителем, он поставил себе цель найти замену чувствительным деревянным компонентам, обратившись к более стойким материалам не в ущерб качеству звука. Он заменил основание молоткового механизма комплексным материалом на базе карбонового волокна, который имеет малый вес и высокую прочность. Однородность материала и малый вес позволили создать первоклассное изделие, не подверженное влиянию климатических условий. Для изготовления остальных частей фланцевой части молоточка, которая состоит из неподвижных и подвижных компонентов, Дейн обратился к специалистам по 3D-печати компании igus GmbH.

Широкий выбор материалов в компании igus

Сотрудничество Ричарда Дейна со специалистами по 3D-печати компании igus GmbH 3D привело к созданию системы молоточков D3D, где каждый деревянный элемент получил замену в виде полимерного аналога. Технология лазерного спекания позволила быстро изготовить и протестировать фланец молоточка. Преимущество технологии заключается в уровне детализации формы компонентов, изготовленных на принтере. Дейн быстро выбрал iglidur I3, специально разработанный для метода лазерного спекания полимер. Компоненты механизма молоточков из нового материала iglidur имеют более высокую износостойкость и вероятную долговечность, а их механические свойства всегда остаются на одном уровне. Компоненты фланца соединены с металлическим стержнем, который в сочетании с полимерами iglidur демонстрирует крайне низкий коэффициент трения.
 
Данная систем показала эффективность при практическом тестировании: пианисты сравнивают эффект замены с переходом от модели T Ford к Ferrari. После первого знакомства они имеют возможность с меньшими усилиями улучшить качество исполнения, у них возникает совершенно новая взаимосвязь с инструментом.  

iglidur I3 – инновационный полимер с помощью 3D-печати позволил улучшить проверенный механизм

iglidur I3, материал, получаемый в процессе лазерного спекания, обеспечил выполнение требований к новым фланцам молоточков, если даже не превысил их. Высокая степень износостойкости полимера точно соответствует требованиям для систем скольжения, а прочность материала гарантирует устойчивость компонентов. Детали также идеально подходят по форме, а их износостойкость до 50 раз выше в сравнении с другими полимерами, при этом гарантировано стабильное механическое перемещение даже после тысяч циклов.
 
iglidur I3 демонстрирует великолепную прочность и стойкость к колебаниями параметров влажности и температуры, а Дейн утверждает, что срок службы данных элементов превысит срок службы пианино, где они установлены. После добавления в состав полимеров iglidur твердых смазочных веществ изделия из них не требуют дополнительной смазки или обслуживания. Цвет материала напоминает цвет слоновой кости, что способствует сохранению эстетики механизма молоточков.
 
Изготовление деталей по специальному заказу из материала iglidur I3 занимает от одного до трех дней и экономически оправдано даже при заказе одной единицы изделия, поскольку нет затрат на формы и последующую обработку. Заказ оформляется быстро и просто в режиме онлайн в сервисе 3D-печати: 3D-модель детали, которая необходима для изготовления детали, можно загрузить в браузере window в виде STEP-файла. Модель, цена и ценовая градация по каждому материалу и срокам изготовления будут отображаться на экране немедленно. Технологичность изготовления компонента с учетом выбранного процесса определяется немедленно, программа также указывает на потенциальные проблемы. Изготовленные на принтере детали могут быть подвергнуты чистовой обработке, окрашиванию и токарной обработке при необходимости.  

Ричард Дейн, глава компании Phoenix Pianos