1.01. 3D-tulostuksen periaate sekä 3D-tulostimen hankinta ja valintaperusteet

Hieman historiaa

3D-tulostuksen ensimmäiset patentit on haettu 1983.

Vuonna 2014 3D-tulostimet tulivat kotienkin ulottuville.

3D-Tulostuksen periaate

Kaikki 3D-tulostukset ovat periaatteessa materiaalia lisääviä tekniikoita. Tulostusalustalle lisätään materiaalia ja jollain konstilla materiaalista muodostetaan kappale.

Teollisuudessa käytetyt 3D-tulostimet maksavat 50 000€ ja ylöspäin. Niissä voidaan käyttää tulostettavana materiaalina erilaisia metallijauheita, esim. kultaa.

Kotikäytössä tulostimet maksavat 100 $ ylöspäin. Palaan näihin tulostimiin myöhemmin tällä sivulla.

Yksinkertaistettuna metallin 3D-tulostus tapahtuu seuraavasti:
1. laite levittää tasaisen jauhokerroksen tulostusalustalla.
2. jauhe ”poltetaan” yhdeksi kappaleeksi
3. tulostusalustaa lasketaan
4. alustalle levitetään uusi metallijauhekerros
5. vaiheet kaksi ja kolme toistetaan niin monta kertaa, että koko kappale on saatu tehdyksi
6. tässä vaiheessa tulostusalusta on täynä metallijauhoa ja metallijauhon seassa on kiinteä kappale
7. irtonainen metallijauho poistetaan tulostusalustalta, varoen jauhon seassa olevaa kiinteätä kappaletta. Irtonainen jauho voidaan käyttää uudelleen
8. kun kappale on saatu kokonaan näkyviin, irroitetaan se varovasti tulostusalustasta. Tässä vaiheessa kappale on vielä hauras.
9. kappaletta kuumennetaan uunissa. Uunin lämpötila ja kappaleen uunissa oloaika riippuu käytetystä tulostusmateriaalista

 Yksinkertaistettuna muovin 3D-tulostus tapahtuu seuraavasti:
1. pöytää tai tulostuspäätä siirretään vaakasuunnassa (X- ja Y-liikesuunnat)
2. pöytä tai tulostuspää liikkuu myös pystysuunnassa (Z-liikesuunta)
3. tulostuspäässä on yksi tai useampi lämmitettävä extruder eli pursotin
4. käytettävä tulostuslanka tulee suuttimelle vetopyörästön eli syöttölaitteen läpi
5. tietokoneella ohjataan pöydän ja tulostuspään liikkeitä. Tietokoneella ohjataan myös tulostusalustan lämpötilaa, suuttimien lämpötilaa sekä tulostusmateriaalin syöttönopeutta
6. pursotin sulattaa tulostusmateriaalin ja kun uutta materiaalia työnnetään pursottimeen, työntyy erittäin ohut sula tulostusmateriaali pursottimesta ulos.
7. pursottimesta ulostuleva sula massa ohjataan tietokoneella tulostusalustassa oikeaan kohtaan
8. tulostettavan kappaleen pitää tarttua kiinni pöytään, jotta kappale pysyy koko tulostuksen ajan samassa paikassa
9. tulostin tulostaa ensin yhden kerroksen eli layerin
10. tulostuspäätä nostetaan ylöspäin tai sitten tulostusalustaa lasketaan alaspäin
11. tulostetaan uusi kerros sulaa tulostusmateriaalia
12. kohdat kymmenen ja yksitoista toistetaan kunnes koko kappale on tulostettu

Muutama sana tulostimista

Tässä kappaleessa keskitytään kotikäyttäjälle soveltuvista laitteista. Ammattikäyttöön soveltuvat laitteet ovat asia erikseen, niihin en puutu tässä materiaalissa.

2014 joka puolella maailmaa alettiin valmistamaan erilaisia 3D-tulostimia. On erilaisia kasattavia sarjoja, on kokonaisena tilattavia tulostimia, on erikokoisia, eri näköisiä, yhdellä tai useamman pursottimella varustettuja laitteita ja kaikki siltä väliltä.

Laitteiden ja kasaussarjojen hinnatkin vaihtelevat erittäin paljon ja tekniikan kehittyessä laitteistot paranevat ja hinnat muuttuvat.

Tulostusmateriaalit eli Filaments

Tämän materiaalin kirjoittamishetkellä käytössä on PLA, ABS, T-GLASE, Nylon ja monta muuta.

Suosittelen aloittelijaa aloittamaan PLA materiaalilla, koska tulostettu kappale ei väänny eikä mene mutkalle tulostuksen aikana. PLA on helppo materiaali aloittaa 3D-tulosteisiin tutustuminen.

PLA (Polylactic Acid): Lähes hajuton, vääntyilee erittäin vähän tulostettaessa, sisältää maissitärkkelystä on siis luonnossa hajoava,

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene): Kesto parempi kuin PLA muovissa. Voidaan liimata toiseen ABS kappaleeseen asetonilla. Vääntyilee tulostettaessa, joten kappaleen tulostuksen aikana tulostusalustan lämpötila ei saa vaihdella. Käytännössä siis jonkinlainen suljettu ja lämmitetty kaappi tulostimen ympärillä on tarpeen.

T-Glase (Polyethylene terephthalate polymer): Vähäinen kutistuvuus. Kerrosten välinen pito on hyvä. Tulostus lähellä ABS tulostusta.

Nylon: Luja ja vetolujuudeltaan vahva materiaalia. Elastinen, kappaletta voi taivutella ja väännellä.

MIkäli haluat tietää tarkemmin tulostettavista muovimateriaaliesta, niin kannattaa hakea internetin hakukoneilla tietoa hakusanoilla filament, 3D printing.

Yksi hyvä ja suomenkielinen lähde on www.minifactory.fi ja sieltä verkkokaupasta, tulostusmateriaalit.

Tulostimen valintaan vaikuttavia kysymyksiä

Jos olet hankkimassa itsellesi 3D-tulostinta, niin tässä muutama kysymys, joihin vastaamalla voit valmistautua.

  • Osaatko käyttää ruuvimeisseliä, työntömittaa, rullamittaa?
  • Osaatko kiristää mutterit ja pultit?
  • Osaatko tarkistaa kappaleen suorakulmaisuuden?
  • Osaatko tarkistaa kappaleen ristimitat?
  • Onko käytettävissäsi alle 1000€ rahaa?
  • Onko sinulla paljon ylimääräistä aikaa?

Jos vastasit suurimpaan osaan edellisistä kysymyksistä kyllä, niin voit harkita 3D-tulostimen ostamista osina. Tällöin voit ostaa tarvittavan elektroniikan ja hankkia tai jopa tulostuttaa muut tulostimen osat.

Ota huomioon, että osina ostetun tulostimen kasaamiseen saattaa mennä useampi tunti aikaa. Myös tulostimen säätäminen käyttökuntoon voi viedä oman aikansa.

Käytännössä kun olet saanut tulostimen kasaan, pitää vielä tarkistaa, että kaikki liikkuvat osat liikkuvat kuten laitteen valmistaja on suunnitellutkin.

Jos olet sitä mieltä, ettei sinulla ole aikaa, ei osaamista, eikä halua rakentaa itse 3D-tulostinta, kannattaa tutustua koottuihin tulostimiin. Näissä hinta on 1500€ ja enemmän, riippuen ihan valmistajasta ja mallista.

Tämän tekstin kirjoittamisen aikaan, 3D-tulostin ei toimi ilman tietokonetta.

Tietokoneelle on asennettava ainakin yksi sellainen ohjelma, joka ohjaa 3D-tulostinta. 3D-tulostin kytketään USB-kaapelin avulla tietokoneeseen ja tietokone pitää olla käynnissä koko tulostamisen ajan. Tulostin ohjelma ohjaa 3D-tulostinta koko ajan, joten saman aikaan ei voi pelata tai katsoa videota, ilman tulostuksen pysähtymistä. Toki jos tietokoneesi on erittäin tehokas, niin sitten voit tehdä vaativampiakin toimia samaan aikaan kun tulostimesti tulostaa kappaletta.

3D-tulostinta ei voi verrata 2D-tulostimeen. 2D-tulostimella eli mustesuihku tai lasertulostimella tulostetaan yksi kerros mustetta paperille. 3D-tulostus saattaa tulostaa kappaleeseen jopa satoja kerroksia.

3D-tulostuksessa tulostettava kappale pitää luoda 3D-piirtämiseen kykenevällä ohjelmalla. Kun kappale on piirretty 3D-muotoon, tallennetaan kappaleesta tiedosto, joka avataan 3D-tulostusohjelmassa. 3D-tulostinohjelma kääntää tiedoston G-Gode muotoon, josta kappale sitten tulostetaan.

Seuraavissa osissa keskityn erilaisten 3D-kappaleiden piirtämiseen sekä myöhemmissä osissa myös itse tulostamiseen.

Comments are closed.

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. - - - - - - Jatkamalla sivuston käyttöä hyväksyt evästeet.
more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.
- - - - - -
Tällä sivulla käytetään evästeitä sivuston paremman toiminnan takaamiseksi. Jatkamalla sivuston käyttöä tai napsauttamalla "Accept" hyväksyt sivuston evästeet.

Close