3D打印齿轮用于天文望远镜

简介

所需元件：可带动载有相机与镜头的设备在 24 小时内完成 360° 旋转的变速箱

制造工艺：熔融沉积成型（FDM）

性能要求：低成本、可实现多种精准转速、设备稳定性高

所用材料：iglidur® i150（摩擦优化线材）

行业：天文摄影领域

合作成效：元件具备高精准度、高稳定性与高耐磨性；推力垫圈降低摩擦，保障运转效率

项目背景与应用概况

在天文摄影中，拍摄者需通过长时间曝光将各类天体成像，并存储到适配的介质中。有过调整相机曝光时间经验的人都知道，即便是极微小的位移，也可能导致长曝光照片出现 “模糊”。而地球自转恰好会给天文摄影的长曝光过程带来这类问题 —— 为了还原天空中天体的真实形态，vhw Digitalart 公司的范・霍夫（van Hove）先生研发了一款可抵消地球自转影响的设备。

这款设备对塑料变速箱的性能提出了明确要求：需能在 24 小时内精准完成 360° 旋转，具备足够承载能力以支撑相机与镜头，各元件需兼具高稳定性与高耐磨性；同时，由于追踪不同天体时需求不同，设备还需能设置多种转速。最终，该设备的变速箱及所有用于固定电机与电子元件的支架，均采用 iglidur® i150 摩擦优化线材通过 3D 打印制成。

在材料与制造工艺的选择中，3D 打印元件的成本优势固然重要，但易格斯高性能塑料所具备的高耐磨性，以及其对旋转、摆动类应用的适配性，更是关键决策因素。

核心问题描述

1、抵消地球自转影响：天文摄影常需数小时的长曝光，必须通过设备抵消地球自转，避免天体在相机视角中 “移位”，确保成像清晰。

2、保障稳定精准运转：设备需带动相机、镜头和望远镜稳定运动，实现精准且匀速的旋转，避免因晃动或转速不均影响成像质量。

3、适配多场景转速需求：不同天体的追踪时长存在差异，因此需通过控制器与外置控制面板，为设备设置不同的旋转速度，以适配对恒星、月球、太阳等不同天体的拍摄。

解决方案

1、核心部件保障承载与精度：采用减速比为 1:38 的 RL-D-20 蜗轮减速器，确保设备具备足够承载能力与旋转精准度，满足相机、镜头的重量支撑需求及长时间稳定运转要求。

2、材料优化稳定性与耐磨性：3D 打印制成的齿轮与支架，选用经摩擦学优化的 iglidur® i150 线材。该材料尤其适配低滑动速度的应用场景，能为元件赋予高稳定性与高耐磨性，延长设备使用寿命。

3、变速箱与耐磨设计：变速箱采用 1:243 的减速比，进一步提升运转精度；同时，在元件之间加装两个推力垫圈，有效降低 3D 打印齿轮的摩擦损耗，实现无损耗旋转。

对于此次合作，范・霍夫先生评价道：“一如既往地出色。”