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 fabrico: Sinterização selectiva a laser com pó SLS
• Requisitos: Peças de encaixe preciso, de baixa fricção e resistentes ao desgaste
• Material: iglidur® i3
• Indústria: Indústria musical
• Sucesso através da colaboração: produção rentável de peças funcionais personalizadas, resistência melhorada à humidade e às intempéries, durabilidade

A aplicação num relance:
No fabrico tradicional de pianos, a maioria dos componentes é feita de madeira. Para contrariar a suscetibilidade da madeira às mudanças de humidade 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, é constituída quase exclusivamente por fibra de carbono e plástico na versão revista. O plástico de alto desempenho tribologicamente optimizado iglidur® i3 foi utilizado para os componentes móveis e fixos da cápsula do martelo. Os martelos de paragem sinterizados a laser permitem a reprodução precisa dos componentes originais, melhoram as caraterísticas sonoras, aumentam a vida útil e reduzem os custos de manutenção.

A madeira como material de construção está no centro da tradição secular do fabrico de pianos. A ação do martelo, em particular, com a qual as cordas do piano são tocadas, exige um elevado grau de precisão e, por conseguinte, um elevado nível de manutenção. A suscetibilidade da madeira à humidade e temperatura elevadas foi apenas uma das muitas razões pelas quais o maestro da empresa britânica Phoenix Pianos procurou uma alternativa mais resistente. No entanto, os materiais alternativos tinham de cumprir os requisitos existentes para componentes em filigrana que se encaixam com precisão na mecânica e funcionam com pouca fricção. Ao mesmo tempo, as peças estão expostas a um elevado grau de desgaste devido a um número infinito de toques nas teclas.

Para a cápsula do martelo, que consiste num componente móvel e num componente fixo ao piano, a igus® conseguiu produzir um protótipo utilizando um processo aditivo. Em vez de madeira, foi utilizado para as peças o iglidur® i3 optimizado para deslizamento, um plástico SLS resistente ao desgaste que cumpre os requisitos da construção do piano em termos de temperatura ou humidade. Ao mesmo tempo, a impressão 3D permite a produção rápida de peças idênticas. O reajuste regular para evitar tons laterais indesejados pode assim ser reduzido ao mínimo. A cor tipo marfim do iglidur® i3 arredonda as peças funcionais e não sugere plástico à primeira vista na construção clássica de pianos.

O mecanismo com que um pianista produz sons no piano é basicamente muito simples. Uma corda por tecla é esticada no interior do piano. Ao premir uma tecla, é acionado um mecanismo em que um martelo ligado a um cabo bate na corda correspondente. No fabrico tradicional de pianos, a madeira de chifre era utilizada como material para os componentes fixos deste mecanismo de martelo. No entanto, a madeira reage de forma sensível às mudanças de temperatura e humidade, o que tem um efeito no som do piano. Por conseguinte, o piano deve ser regularmente afinado e sujeito a manutenção. Para o maestro da Phoenix Pianos, Richard Dain, esta foi uma boa razão para rever a ação do martelo. Como engenheiro e pianista amador, ele estabeleceu o objetivo de substituir as peças de madeira susceptíveis às intempéries por materiais mais duráveis sem ter de comprometer o som. Substituiu a pega do mecanismo do martelo por um tecido complexo de fibra de carbono, que é muito estável e leve ao mesmo tempo. A uniformidade e o peso reduzido permitem um desempenho de primeira classe e resistente ao clima. Dain trabalhou com a equipa de impressão 3D da igus® GmbH para os restantes componentes da cápsula do martelo, que consiste num elemento fixo e num elemento móvel.

A colaboração de Richard Dain com a equipa 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 tornou possível produzir e testar um protótipo para a cápsula do martelo num período de tempo muito curto. A vantagem do processo é o nível de pormenor com que a forma desejada dos componentes pode ser impressa. Com o plástico iglidur® i3 desenvolvido especificamente para a sinterização a laser, Dain encontrou rapidamente o que estava à procura. 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 ligados com um pino de metal, que tem um coeficiente de fricção particularmente baixo em combinação com o plástico iglidur®.

O novo sistema também deu provas em testes práticos: os pianistas comparam a mudança com a passagem de um modelo Ford T para um Ferrari. Após um período inicial de familiarização, são capazes de produzir mais potência com menos esforço e, assim, criar uma ligação completamente nova com o instrumento.

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

O iglidur® i3 tem uma elevada força e resistência às intempéries e, de acordo com Dain, pode mesmo exceder a vida útil do próprio piano. Como o plástico iglidur® é enriquecido com lubrificantes sólidos, os componentes feitos a partir dele funcionam sem lubrificação e sem manutenção em funcionamento a seco. A isto junta-se a cor tipo marfim do material, que suporta o aspeto geral da ação do martelo.

A produção de componentes personalizados a partir do iglidur® i3 demora apenas 1 a 3 dias e é económica a partir do tamanho do lote 1, uma vez que não existem custos de ferramentas e de retrabalho. A encomenda é efectuada rápida e facilmente através do serviço de impressão 3D online: O modelo 3D do componente necessário pode ser carregado como um ficheiro STEP através da janela do browser. O modelo, o preço e a escala de preços consoante o material, bem como o tempo de produção, são apresentados imediatamente. A capacidade de fabrico do componente no processo selecionado é verificada imediatamente e as potenciais áreas problemáticas são assinaladas. As peças impressas podem ser alisadas, coloridas ou processadas mecanicamente, se necessário.