完璧なハーモニーを奏でる繊細なパーツ - 迅速に3Dプリント

• 要望：ピアノのハンマーフランジ用パーツ
• 製造方法：レーザー焼結パウダーを用いたレーザー焼結法
• 要件：正確にフィットする低摩擦で耐摩耗性のパーツ
• 材質：イグリデュールI3
• 産業：音楽
• メリット：機能的なカスタムパーツを低コストで製造、耐湿性・温度耐性の改善、耐久性

用途の概要：
伝統的なピアノは、そのほとんどの部品が木でできています。湿度や気温の変化に弱い木材に対応するために、Phoenix Pianos が開発したのがD3Dハンマーシステムです。音を発生させる役割を担うハンマー機構が再構築され、大部分がカーボンファイバーファブリックとプラスチックで作られています。ハンマーフランジの可動部と固定部に、トライボロジー的に最適化された高機能ポリマーのイグリデュールI3が使用されました。レーザー焼結されたハンマーは、オリジナル部品の正確な再現を可能にし、音特性の向上、寿命の延長、メンテナンスの費用と手間の削減を実現します。

イグリデュールI3製ハンマーフランジと金属製のピン

問題点

木材は、何世紀にもわたって伝統的なピアノ作りの中心となってきた材料です。 ピアノの弦を叩くハンマー機構は、特に精密さが要求されるため、多くのメンテナンスが必要になります。 イギリスのPhoenix Pianos社のトップは、木材が高温多湿の環境に弱いことを理由に、より耐久性のある素材を探していました。 しかし、代替素材は、繊細な部品が機構に正確にフィットし、低摩擦で動作するという従来の要求を満たさなければなりません。 また、部品は鍵盤が押されるたびに影響を受け、これが摩耗の原因となります。

解決方法

可動部とピアノへの固定部で構成されるハンマーフランジは、イグスが3Dプリントを使って試作品を作りました。 パーツには木の代わりにイグリデュールI3を使用しました。 摺動特性が最適化された耐摩耗性のレーザー焼結ポリマーで、ピアノ製造に必要な温度と湿度の要件を満たしています。 また、3Dプリントでは、同じ部品を短時間で作ることができます。 音程がずれた音を避けるための定期的な再調整は、最小限に抑えることができます。 アイボリーに似たイグリデュールI3の色は、機能性部品の印象を和らげ、クラシックピアノの構造にプラスチックが使用されていることを目立たせません。

伝統的なピアノ製造、現代の部品

ピアニストがピアノで音を出す仕組みは、原理的にはシンプルなものです。 ピアノの内部では、1つの鍵盤につき1本の弦が張ってあります。 ピアノの鍵盤を押すたびに、シャンクに取り付けられたハンマーが弦を叩く仕組みになっています。伝統的なピアノ製造では、このハンマー機構の固定部にはシデ材が使われます。しかし、木材は温度や湿度の変化に敏感で、それがピアノの音に影響を与えます。 そのため、ピアノは定期的に調律やメンテナンスをしなければなりません。Phoenix Pianosを率いるリチャード・デイン氏にとっては、それがハンマー機構を作り直す良い理由になりました。 エンジニアであり、アマチュアピアニストでもある彼は、音質を犠牲にすることなく、繊細な木製部品をより耐性の高い素材に置き換えるという目標を掲げました。 同氏は、ハンマー機構のシャンクを、軽量でありながら非常に高い強度を持つ複雑なカーボンファイバーファブリックに置き換えました。 均一で軽量なので、耐候性のある一流の性能を発揮します。 固定要素と可動要素で構成されるハンマーフランジの残りの部分については、デイン氏はイグスの3Dプリントチームと協力しました。

イグスの豊富な材質ラインアップ

デイン氏とイグスの3Dプリントチームとの協力により、木製パーツをポリマー製に置き換えたD3Dハンマーシステムが完成しました。 レーザー焼結により、ハンマーフランジの試作品を短時間で作成し、試験することができました。 この方法の利点は、プリント部品の形状を細かく表現できることです。 同氏はすぐに、レーザー焼結用に開発されたポリマーであるイグリデュールI3に決定しました。新しいイグリデュール製ハンマー機構部品は、特に耐摩耗性に優れ、耐久性と安定した機械的性能を約束します。 フランジパーツは金属ピンに接続されており、イグリデュールポリマーとの組み合わせにより、特に低い摩擦係数を示しています。
 
このシステムは実践的なテストでもその効果を証明しました。ピアニストたちは、この変更をT型フォードからフェラーリへの乗り換えに例えています。慣れてしまえば、より少ない労力でより良い演奏ができるようになり、楽器との全く新しい関係を築くことができます。  

イグリデュールI3 – 実証済みの機構に対応の革新的な3Dプリントポリマー

イグリデュールI3レーザー焼結材質は、新しいハンマーフランジの要件を確実に満たすことができました。このポリマーの高い耐摩耗性は、摺動用途のために正確に設計されており、材質の安定性が部品を強固に保ちます。 また、部品は完璧にフィットし、他のプラスチックに比べて最大50倍の耐摩耗性があるため、何千回も叩いても安定した機械的動作が得られます。
 
イグリデュールI3は強度が高く、湿度や温度の変化にも強いため、デイン氏は「取り付けられたピアノよりも長持ちするかもしれない」と話しています。イグリデュールポリマーには固体潤滑剤が配合されているため、このポリマーで作られた部品は無潤滑で動作し、給油やメンテナンスが不要です。 材質のアイボリーのような色は、ハンマー機構全体の美しさを支えています。
 
イグリデュールI3を使用したカスタムパーツの製造は、金型やリワークの費用がかからないため、1つのユニットであっても経済的です。 オンライン3Dプリントサービスでは、必要な部品の3DモデルをSTEPファイルとしてブラウザからアップロードでき、迅速かつ簡単に注文可能です。 各材質のモデル、価格、製造時間などがすぐに表示されます。 選択されたプロセスでの部品の製造可能性が直ちにチェックされ、潜在的な問題領域がマークされます。プリント部品は、必要に応じて平滑化、着色、加工することができます。  

Phoenix Pianos社のリチャード・デイン氏