Peças delicadas para uma harmonia perfeita - impressas rapidamente e entregues

• O que era necessário: Componentes para a cápsula do martelo de um piano
• Processo de fabricação: Sinterização seletiva a laser com pó SLS
• Requisitos: Peças de encaixe preciso, de baixo atrito e resistentes ao desgaste
• Material: iglidur® i3
• Setor: Indústria da música
• Sucesso por meio da colaboração: produção econômica de peças funcionais personalizadas, maior resistência à umidade e às intempéries, durabilidade

Visão geral da aplicação:
Na fabricação tradicional de pianos, a maioria dos componentes é feita de madeira. Para neutralizar a suscetibilidade da madeira às mudanças de umidade ou temperatura ambiente, a Phoenix Pianos desenvolveu o sistema de martelo D3D sob a orientação de Richard Dain. A ação do martelo, que é responsável pela produção do som, consiste quase exclusivamente em fibra de carbono e plástico na versão revisada. O plástico de alto desempenho tribologicamente otimizado iglidur® i3 foi usado para os componentes móveis e fixos da cápsula do martelo. Os martelos de parada sinterizados a laser permitem a reprodução precisa dos componentes originais, melhoram as características do som, aumentam a vida útil e reduzem os custos de manutenção.

A madeira como material de construção está no centro da tradição secular da fabricação de pianos. A ação do martelo, em particular, com a qual as cordas do piano são tocadas, exige um alto grau de precisão e, portanto, um alto nível de manutenção. A suscetibilidade da madeira à alta umidade e temperatura foi apenas um dos muitos motivos pelos quais o maestro da empresa britânica Phoenix Pianos estava procurando uma alternativa mais resistente. No entanto, os materiais alternativos tinham que atender aos requisitos existentes para componentes em filigrana que se encaixam precisamente na mecânica e operam com pouco atrito. Ao mesmo tempo, as peças são expostas a um alto grau de desgaste devido a um número infinito de toques no teclado.

Para a cápsula do martelo, que consiste em um componente móvel e um componente fixado ao piano, a igus® conseguiu produzir um protótipo usando um processo aditivo. Em vez de madeira, o iglidur® i3 otimizado para deslizamento foi usado para as peças, um plástico SLS resistente ao desgaste que atende aos requisitos da construção do piano em termos de temperatura ou umidade. Ao mesmo tempo, a impressão 3D permite a produção rápida de peças idênticas. O reajuste regular para evitar tons laterais indesejados pode, portanto, ser reduzido ao mínimo. A cor semelhante ao marfim do iglidur® i3 completa as peças funcionais e não sugere plástico à primeira vista na construção clássica de pianos.

O mecanismo com o qual um pianista produz sons no piano é basicamente muito simples. Uma corda por tecla é esticada dentro do piano. Pressionar uma tecla aciona um mecanismo no qual um martelo preso a uma alça golpeia a corda correspondente. Na fabricação tradicional de pianos, o chifre de boi era usado como material para os componentes fixos desse mecanismo de martelo. No entanto, a madeira reage de forma sensível às mudanças de temperatura e umidade, o que afeta o som do piano. Como resultado, o piano deve ser regularmente afinado e receber manutenção. Para o maestro da Phoenix Pianos, Richard Dain, esse foi um bom motivo para revisar a ação do martelo. Como engenheiro e pianista amador, ele estabeleceu a meta de substituir as peças de madeira suscetíveis às intempéries por materiais mais duráveis sem comprometer o som. Ele substituiu a alça do mecanismo do martelo por um complexo tecido de fibra de carbono, que é muito estável e leve ao mesmo tempo. A uniformidade e o peso leve permitem um desempenho de primeira classe e resistente ao clima. Dain trabalhou com a equipe de impressão 3D da igus® GmbH para os componentes restantes da cápsula do martelo, que consiste em um elemento fixo e um móvel.

A colaboração de Richard Dain com a equipe de impressão 3D da igus® GmbH resultou no sistema de martelo D3D, no qual cada peça de madeira é substituída por uma peça de plástico. O processo de sinterização a laser possibilitou a produção e o teste de um protótipo para a cápsula do martelo em um tempo muito curto. A vantagem do processo é o nível de detalhe com o qual a forma desejada dos componentes pode ser impressa. Com o plástico iglidur® i3 desenvolvido especificamente para sinterização a laser, Dain encontrou rapidamente o que estava procurando. Os novos componentes iglidur® do mecanismo do martelo são particularmente resistentes ao desgaste e prometem um design durável e consistente do mecanismo. Os componentes da cápsula são conectados com um pino de metal, que tem um coeficiente de atrito particularmente baixo em combinação com o plástico iglidur®.

O novo sistema também foi comprovado em testes práticos: os pianistas comparam a mudança com a troca de um modelo Ford T por uma Ferrari. Após um período inicial de familiarização, eles conseguem produzir mais potência com menos esforço e, assim, criam um vínculo totalmente novo com o instrumento.

Graças ao material iglidur® i3 SLS, foi possível cumprir, se não exceder, os requisitos para a nova cápsula do martelo. A alta resistência ao desgaste do plástico foi projetada precisamente para aplicações de deslizamento e os componentes permanecem estáveis graças à resistência do material. Além disso, as peças se encaixam com precisão e são até 50 vezes mais resistentes ao desgaste do que outros plásticos, o que garante um movimento mecânico consistente mesmo depois de muitos milhares de paradas.

O iglidur® i3 tem alta força e resistência a intempéries e, de acordo com Dain, pode até mesmo exceder a vida útil do próprio piano. Como o plástico iglidur® é enriquecido com lubrificantes sólidos, os componentes feitos com ele funcionam sem lubrificação e sem manutenção em operação a seco. Além disso, a cor do material, semelhante ao marfim, contribui para a aparência geral da ação do martelo.

A produção de componentes personalizados do iglidur® i3 leva apenas de 1 a 3 dias e é econômica a partir do tamanho do lote 1, pois não há custos de ferramentas e retrabalho. O pedido é feito de forma rápida e fácil por meio do serviço de impressão 3D on-line: O modelo 3D do componente necessário pode ser carregado como um arquivo STEP por meio da janela do navegador. O modelo, o preço e a escala de preços, dependendo do material, bem como o tempo de produção, são exibidos imediatamente. A capacidade de fabricação do componente no processo selecionado é verificada imediatamente e as possíveis áreas problemáticas são marcadas. As peças impressas podem ser suavizadas, coloridas ou processadas mecanicamente, se necessário.