Un ingénieur britannique utilise des pièces imprimées en 3D pour concevoir les « pianos les plus avancés du monde sur le plan technologique ».

Le polymère haute performance iglide i3, optimisé sur le plan tribologique, a été utilisé pour les parties mobiles et fixes de la bride du marteau. Les marteaux frittés au laser permettent de reproduire avec précision les pièces d'origine, d'améliorer les propriétés sonores, de prolonger la durée de vie et de réduire les coûts et les efforts d'entretien.

Aperçu de l'application :

• Ce qui était nécessaire : Composants d'une bride de marteau de piano
• Méthode de fabrication : Frittage sélectif au laser avec de la poudre de frittage au laser
• Exigences : Pièces à faible frottement, résistantes à l'usure et s'ajustant avec précision
• Matériau : iglide i3
• Secteur d'activité Musique
• Un succès grâce à la collaboration : Fabrication rentable de pièces fonctionnelles personnalisées, meilleure résistance à l'humidité et à la température, durabilité

Le bois est le matériau de construction qui, depuis des siècles, est au cœur de la fabrication traditionnelle des pianos. Le mécanisme du marteau utilisé pour frapper les cordes du piano exige une très grande précision et donc beaucoup d'entretien. La sensibilité du bois aux températures élevées et à l'humidité est l'une des nombreuses raisons pour lesquelles le directeur de Phoenix Pianos, une entreprise britannique, a cherché une alternative plus résistante. Mais tout matériau de substitution doit répondre aux exigences existantes en ce qui concerne les pièces délicates qui s'insèrent avec précision dans le mécanisme et fonctionnent avec peu de frottement. Ces pièces sont également soumises à un grand nombre d'enfoncements de touches, ce qui entraîne leur usure.

Pour la bride du marteau, qui se compose d'une partie mobile et d'une partie fixée au piano, igus a créé un prototype à l'aide de procédés additifs. Les pièces ont été fabriquées en iglide i3 plutôt qu'en bois. Il s'agit d'un polymère résistant à l'usure obtenu par frittage laser, dont les propriétés de glissement sont optimisées et qui répond aux exigences de température et d'humidité de la construction de pianos. En outre, l'impression 3D permet de produire rapidement des pièces identiques. La couleur de l'iglide i3, qui rappelle celle de l'ivoire, complète les pièces fonctionnelles et évite que le fait que du plastique ait été utilisé dans la construction classique d'un piano ne soit évident.

Le mécanisme utilisé par le pianiste pour créer un son sur le piano est, en principe, simple. L'intérieur du piano comporte une corde par touche. Chaque fois que l'on appuie sur une touche du piano, on déclenche un mécanisme qui permet à un marteau fixé à une tige de frapper la corde correspondante. Dans la facture pianistique traditionnelle, le matériau utilisé pour les parties fixes de ce mécanisme de marteau est le bois de charme. Mais le bois est important aux variations de température et d'humidité, ce qui affecte la sonorité du piano. Le piano doit donc être régulièrement accordé et entretenu.

Pour Richard Dain, qui dirige Phoenix Pianos, c'était une bonne raison de retravailler le mécanisme du marteau. En tant qu'ingénieur et pianiste amateur, il s'est fixé pour objectif de remplacer les parties importantes en bois par des matériaux plus résistants, sans pour autant sacrifier la qualité du son. Il a remplacé la tige du mécanisme du marteau par un tissu complexe en fibre de carbone qui est très résistant tout en restant léger. L'uniformité et le faible poids permettent d'obtenir des performances de premier ordre et résistantes au climat. Pour les autres parties de la bride du marteau, qui se compose d'un élément fixe et d'un élément mobile, Dain a travaillé avec l'équipe d'impression 3D d'igus GmbH.

La collaboration de Richard Dain avec l'équipe d'impression 3D d'igus GmbH a abouti au système de marteau D3D, dans lequel chaque pièce en bois est remplacée par une pièce en polymère. Le frittage laser a permis de créer et de tester rapidement un prototype pour la bride du marteau. L'avantage de cette procédure est le niveau de détail de la forme des composants imprimés. Dain a rapidement opté pour iglide i3, un polymère développé spécifiquement pour le frittage laser.

Les nouveaux composants du mécanisme du marteau iglide sont particulièrement résistants à l'usure et promettent des performances mécaniques durables et constantes. Les composants de la bride sont reliés à un axe métallique qui, associé aux polymères iglidur, présente un coefficient de frottement particulièrement faible.
 
Le système a également prouvé son efficacité lors d'un essai pratique : les pianistes comparent ce changement au passage d'une Ford modèle T à une Ferrari. Après une familiarisation initiale, ils sont capables de mieux jouer avec moins d'efforts et d'établir une relation totalement nouvelle avec l'instrument.

iglide i3 présente une grande solidité et une grande résistance aux variations d'humidité et de température, et M. Dain estime qu'il pourrait durer plus longtemps que le piano dans lequel il est installé. Les polymères iglide étant enrichis de lubrifiants solides, les composants fabriqués à partir de ces polymères fonctionnent à sec et ne nécessitent ni lubrification ni entretien. La couleur du matériau, qui ressemble à l'ivoire, contribue également à l'esthétique générale du mécanisme du marteau.
 
La fabrication de pièces personnalisées en iglide i3 ne prend qu'un à trois jours et est économique, même pour une seule unité, puisqu'il n'y a pas de coûts d'outillage ou de reprise. La commande est simple et rapide grâce au service d'impression 3D en ligne : le modèle 3D de la pièce requise peut être téléchargé au moyen de la fenêtre du navigateur sous la forme d'un fichier STEP. Le modèle, le prix et l'échelonnement des prix pour chaque matériau et le temps de fabrication s'affichent immédiatement. La fabricabilité du composant dans le processus sélectionné est vérifiée immédiatement et les zones problématiques potentielles sont marquées. Les pièces imprimées peuvent être lissées, colorées ou usinées si nécessaire.