Křehké díly pro dokonalou harmonii – rychlá výroba tiskem i doručení

• Co bylo potřeba: Komponenty pro kladívkovou kapsli klavíru
• Výrobní postup: Selektivní laserové spékání s práškem SLS
• Požadavky: Požadavky: Přesně padnoucí díly s nízkým třením a odolné proti opotřebení.
• Materiál: iglidur® i3
• Odvětví: Výroba, zpracování a distribuce materiálu: Hudební průmysl
• Úspěch díky spolupráci: nákladově efektivní výroba funkčních dílů na míru, zvýšená odolnost proti vlhkosti a povětrnostním vlivům, trvanlivost.

Aplikace na první pohled:
Při tradiční výrobě klavírů se většina komponentů vyrábí ze dřeva. Aby se zabránilo náchylnosti dřeva ke změnám vlhkosti nebo teploty v místnosti, vyvinula společnost Phoenix Pianos pod vedením Richarda Daina kladívkový systém D3D. Kladívková mechanika, která je zodpovědná za tvorbu zvuku, se v přepracované verzi skládá téměř výhradně z uhlíkových vláken a plastu. Pro pohyblivé a pevné součásti kladívkové kapsle byl použit tribologicky optimalizovaný vysoce výkonný plast iglidur® i3. Laserem slinutá dorazová kladívka umožňují přesnou reprodukci původních komponent, zlepšují zvukové vlastnosti, zvyšují životnost a snižují náklady na údržbu.

Dřevo jako stavební materiál je středobodem staleté tradice výroby klavírů. Zejména kladívková mechanika, kterou se udeří do strun klavíru, vyžaduje vysokou přesnost, a tedy i náročnou údržbu. Náchylnost dřeva na vysokou vlhkost a teplotu byla jen jedním z mnoha důvodů, proč dirigent britské společnosti Phoenix Pianos hledal odolnější alternativu. Alternativní materiály však musely splňovat stávající požadavky na filigránské komponenty, které přesně zapadají do mechaniky a pracují s malým třením. Současně jsou tyto díly vystaveny vysokému stupni opotřebení v důsledku nekonečného počtu stisků kláves.

Pro kladívkovou kapsli, která se skládá z pohyblivé součásti a součásti připevněné ke klavíru, dokázala společnost igus® vyrobit prototyp aditivním procesem. Namísto dřeva byl pro výrobu dílů použit iglidur® i3 optimalizovaný pro kluzné plochy, což je SLS-plast odolný proti opotřebení, který splňuje požadavky kladené na konstrukci klavíru z hlediska teploty nebo vlhkosti. 3D tisk zároveň umožňuje rychlou výrobu identických dílů. Pravidelné přenastavování, aby se zabránilo nežádoucím bočním tónům, tak lze omezit na minimum. Barva igliduru® i3 připomínající slonovou kost dotváří funkční díly a na první pohled nenapovídá, že jde o plast v klasické klavírní konstrukci.

Mechanismus, kterým klavírista vytváří zvuky na klavíru, je v podstatě velmi jednoduchý. Uvnitř klavíru je natažena jedna struna na každou klávesu. Stisknutím klávesy se spustí mechanismus, v němž kladívko připevněné k rukojeti udeří na příslušnou strunu. Při tradiční výrobě klavírů se jako materiál pro pevné součásti tohoto kladívkového mechanismu používal habr. Dřevo však citlivě reaguje na změny teploty a vlhkosti, což má vliv na zvuk klavíru. V důsledku toho je nutné klavír pravidelně dolaďovat a servisovat. Pro dirigenta společnosti Phoenix Pianos Richarda Daina to byl dobrý důvod k revizi kladívkové mechaniky. Jako inženýr a amatérský klavírista si dal za cíl nahradit dřevěné části náchylné na povětrnostní vlivy odolnějšími materiály, aniž by musel dělat kompromisy na zvuku. Rukojeť kladívkové mechaniky nahradil složitou tkaninou z uhlíkových vláken, která je velmi stabilní a zároveň lehká. Stejnoměrnost a nízká hmotnost umožňují prvotřídní výkon odolný vůči klimatickým vlivům. Na zbývajících součástech kapsle kladiva, která se skládá z pevného a pohyblivého prvku, spolupracoval Dain s týmem 3D tisku společnosti igus® GmbH.

Výsledkem spolupráce Richarda Daina s týmem 3D tisku společnosti igus® GmbH je systém kladiva D3D, v němž je každý dřevěný díl nahrazen plastovým dílem. Proces laserového spékání umožnil ve velmi krátké době vyrobit a otestovat prototyp kapsle kladiva. Výhodou procesu je úroveň detailu, s jakou lze vytisknout požadovaný tvar součástí. S plastem iglidur® i3 vyvinutým speciálně pro laserové spékání našel Dain rychle to, co hledal. Nové komponenty kladívkového mechanismu z materiálu iglidur® jsou obzvláště odolné proti opotřebení a slibují trvanlivou a konzistentní konstrukci mechanismu. Komponenty kapsle jsou spojeny kovovým čepem, který má v kombinaci s plastem iglidur® obzvláště nízký koeficient tření.

Nový systém se osvědčil i v praktických testech: klavíristé přirovnávají změnu k přesednutí z modelu Ford T do Ferrari. Po počátečním období seznamování jsou schopni vyvinout větší výkon s menším úsilím a vytvořit si tak zcela nové pouto s nástrojem.

Díky materiálu iglidur® i3 SLS bylo možné splnit, ne-li překročit, požadavky na novou kladivovou kapsli. Vysoká odolnost plastu proti opotřebení je přesně navržena pro kluzné aplikace a komponenty zůstávají stabilní díky pevnosti materiálu. Kromě toho díly přesně lícují a jsou až 50krát odolnější proti opotřebení než jiné plasty, což zajišťuje konzistentní mechanický pohyb i po mnoha tisících zastavení.

Materiál iglidur® i3 má vysokou pevnost a odolnost proti povětrnostním vlivům a podle společnosti Dain by mohl dokonce překročit životnost samotného piana. Protože je plast iglidur® obohacen o pevná maziva, komponenty z něj vyrobené pracují bez mazání a údržby v suchém provozu. K tomu se přidává barva materiálu připomínající slonovou kost, která podporuje celkový vzhled kladívkové mechaniky.

Výroba komponentů na míru z materiálu iglidur® i3 trvá pouze 1 až 3 dny a je hospodárná již od velikosti série 1, protože odpadají náklady na nástroje a přepracování. Objednávka se zadává rychle a snadno prostřednictvím online služby 3D tisku: 3D model požadované součásti lze nahrát jako soubor STEP přes okno prohlížeče. Okamžitě se zobrazí model, cena a cenová stupnice v závislosti na materiálu i doba výroby. Okamžitě se zkontroluje vyrobitelnost součásti ve zvoleném procesu a označí se potenciální problémové oblasti. Vytištěné díly lze v případě potřeby vyhladit, obarvit nebo mechanicky zpracovat.