來自 3D 印表機的精確、穩定的齒輪箱 - 天體攝影的高性價比元件

• **需求：**可在 24 小時內 360° 轉動裝有攝影機和鏡頭的裝置的變速箱
• **製造過程：**擠出成型 (FDM)
• **要求：**具成本效益、不同但精確的旋轉速度、裝置的高穩定性
• **材料：**iglidur® i150
• **產業：**天體攝影
• **合作成功：**高精度、穩定性和耐磨性、止推墊圈產生的低摩擦力

應用一覽：
在天體攝影中，不同的天體會使用長時間曝光來成像，並儲存在合適的媒體上。任何曾經改變過自己的數位相機或手機相機曝光時間的人都會知道，使用長曝光時間拍攝的照片，只要微乎其微的改變，就能讓"變得模糊不清" 。由於地球繞著自己的軸心自轉，因此這種自轉對於天體攝影中使用的長曝光時間也是一個問題。vhw Digitalart 的 van Hove 先生開發了一種裝置，可以補償地球的自轉，以便能夠以真實的形式描繪天空中的圖案。對於塑膠齒輪箱的要求是在準確的 24 小時內旋轉 360 度，攝影機和鏡頭要有足夠的承重能力，以及各個組件要有高穩定性和耐磨性。此外，還應該可以根據天空中需要追蹤的物體設定不同的旋轉速度。齒輪箱以及馬達和電子設備的所有支架均採用 3D 列印技術製造，使用的是 tribofilament® iglidur® i150。 除了 3D 列印元件的成本優勢外，igus® 高性能塑膠的高耐磨性以及適合旋轉和擺動應用，也在材料和製造過程的選擇上發揮了重要作用。

必須對地球的自轉進行補償，以便進行長時間的曝光，曝光時間可長達幾個小時。確保要成像的天體不會從攝影機的角度移動的裝置，必須移動天體和鏡頭或望遠鏡，使其穩定。這包括精確且均勻的旋轉。控制器和外部安裝的控制面板也必須設定不同的旋轉速度，因為追蹤時間因天體而異。

van Hove 先生與 igus® 密切合作，為其專案尋找合適的材料。負載能力和精確度由減速比為 1:38 的 RL-D-20 樞軸承 提供保證。 ® 3D打印齒輪和軸承的高穩定性和耐磨性是通過摩擦學優化的iglidur _COPY i00 i150 長絲實現的，因為這種材料特別適合低滑動速度的應用。齒輪箱的減速比為 1:243。3D 列印齒輪的摩擦力由組件之間的兩個 止推墊圈 所降低，以確保無損轉動。van Hove 先生將這次合作評價為"和往常一樣非常好" 。

在天體攝影中，夜空中的天體、星雲和其他物體以可見光成像，並儲存在各種媒體上。攝影機的方向是平行於地軸的地理北極。相機的傾角與緯度相對應。這類照片的曝光時間為數小時，因此相機必須適應地球每天的自轉。否則只能看到線條而非物體的實際形狀。如果地球的自轉速度與每天自轉一圈的速度完全一致，則適當的裝置（追蹤器）可補償地球的自轉。根據要追蹤的物體不同，也有不同的自轉速度。對於星星來說，一圈需要 23 小時 56 分 4 秒。月球需要 24 小時 52 分 28 秒的轉動時間，而太陽則正好需要 24 小時。

該裝置必須能夠在 24 小時內 360° 轉動時承受相機和鏡頭或望遠鏡的全部重量。根據尺寸、型號和設備的不同，最高可達 4 公斤。轉動的高精確度是透過齒輪減速為 1:38 的樞軸軸承來實現的。至少 1,000,000 次的機械使用壽命也保證了整個系統的長期使用壽命。由於使用了止推墊圈和耐磨的 iglidur i150 塑料，減速比為 1:243 的 3D 列印齒輪增強了強度，同時也具有較長的使用壽命。

經摩擦學優化的 iglidur i150 長絲易於加工，適用於 FDM 製程中的所有 3D 印表機。除了在低滑行速度下的高耐磨性以及高性能聚合物的良好機械特性外，iglidur i150 還適合與食品接觸，符合歐盟 10/2011 法規。整合式固體潤滑劑可確保其免維護，且大多數應用都能從其強度與層間附著力中獲益。