3D tulostus

3D-tulostus

3D tulostus on esineiden valmistamista digitaalisesta mallista. Esineet valmistetaan lisäämällä tulostusmateriaalia ohut kerros kerrallaan päällekkäin erilaisin menetelmin. Kun tätä toistetaan  riittävän kauan niin, että saadaan aikaiseksi valituista materiaaleista koostuva 3D esine. 3D tulostimella voi valmistaa koriste-esineitä, pienoismalleja, prototyyppejä, leluja, valumuotteja, varaosia varaosapiirroksista, silmälasien kehyksiä, tieteissä tarvittavia havaintoesineitä havainnollistamaan vaikeasti ymmärrettäviä asioita, ruokaa ja koristella kakkuja (www.naturalmachines.com)  jne… Tulostusnopeuteen vaikuttaa käytettävä 3D tulostustekniikka, valittu tulosteen laatu ja täyttöaste (kappaleen pelkästä seinämistä aina umpinaiseen kappaleeseen valinnaisilla täyttöasteilla). Jos tulostettavassa kappaleessa on tyhjän päällä olevia ulokkeita, niin tarvitaan tukirakennetta, joka voi olla samasta materiaalista tai erillistä tähän tarkoitukseen sopivaa tukimateriaalia. 3D kappaleiden tukirakenne voidaan varovasti poistaa leikkureilla tai pihdeillä, jotkut tukimateriaalit poistetaan vedellä painepesurilla tai lämpimällä vedellä liuottamalla.

“…Kiina on ilmoittanut perustavansa 3Dtulostustutkimuskeskuksen kymmeneen Kiinan suurimpaan kaupunkiin…” 3D Printing Industry Today

Mitä 3D tulostamisella tarkoitetaan, niin aiheesta löytyy paljon materiaalia internetistä, kuten

https://www.3dhubs.com/what-is-3d-printing 

Valmiita 3D tulostustiedostoja löytyy mm. https://grabcad.com ja https://www.thingiverse.com/ ja http://www.motouutiset.fi/fi/moottoripyorat/uutiset/1132/3D-tulosta-itsellesi-oma-Ducati-Panigale-1199-Ducati-1199-Panigale.htm

Työvaiheet

Haluttu esine mallinnetaan CAD-ohjelmalla esim. Solidworksilla, Blenderillä tai 3D-skannerilla tietokoneelle skannattu tiedosto, jossa sitä voi vielä muokata. Kun kappaleesta on saatu aikaan lopullinen 3D malli, niin sen toimivuus voidaan tarkistaa Netfabb ohjelmalla https://netfabb.azurewebsites.net/index.php Tämän jälkeen siirtää stl tiedosto tulostusohjelmaan esim. Repetier Host, joka tekee stl-tiedostosta G-liikkeenhallinta koodia ohjatakseen tulostinta. Tulostusohjelma viipaloi kappaleen kymmeniin tai jopa satoihin viipaleisiin. Tulostusohjelma ohjaa tulostinta näiden kuvioviipaleiden mukaisesti kerros kerrokselta, jolloin useiden päällekkäisten kerrosten avulla syntyy kokonainen kappale.

Mitä stl -tiedostomuoto pitää sisällään löytyy tältä kotisivulta…

http://www.aipworks.fi/stl_formaatti 

PhotoShop cc ja 3D mallinnuksessa

Kun Photoshopilla lähdetään valmistamaan yksinkertaisia 3D kappaleita, niin ne kannattaa toteuttaa ne Layereilla, jolloin kappaleen yksityiskohdat piirretään omille Layerileilleen.
Aloitetaan uuden tiedoston valmistaminen File -valikon New komennolla, jolloin valitaan RGB, resoluutioksi 72. Luodaan uusi Layer jolle rakennetaan tulevaan esineen yksityiskohta esim. Regtangle toolilla ja pidetään huoli, kun piirretään uutta osasta kappaleeseen ettei edellinen Layer ole aktiivinen. Jos kappaleeseen tulee reikä, niin toteuta se Layer –valikon Rasterize > Rasteraising komennolla kappale ja piirrä reikäaihio esim. Elliptical Merque Toolilla ja paina Back pace –näppäintä, jolloin reikä syntyy kappaleeseen. Kun kappale alkaa olla valmis, niin valitse kaikki Layerit vaihtonäppäimellä ja anna Layer –valikon Merge Shape –komento. Lopuksi annetaan New 3D Extrusion Selected Layer –komento.

Kappaleen ollessa kolmeulotteisessa tilassa, niin Properties 3D –ikkunassa voidaan käännellä kappaletta. Kappaleen paksuutta voidaan säätää Extrusion Depth säätimellä. Kappaleen voi kääntää parhaaseen mahdolliseen tulostusasentoon määrittelemällä sopiva kulma-asteluku. Lopuksi paina Move To Ground –painiketta. Kun tekee kappaleen asetusikkunaan asetuksia, niin on oltava tarkkana että kappale on valittuna, eikä kamera. Jos jokin on mennyt vikaan, niin Window –valikon History otetaan käyttöön ja jatketaan kohdassa, jossa kaikki oli vielä oikein.
Adoben muista ohjelmista, kuten Illustratorista voidaan tuoda aihioita leikepöydän kautta Paste –komennolla Pixels –valinnalla.

Useita kappaleita voi yhdistää tekemällä eri Layereille kappaleita ja yhdistelemällä ne Merge Layer –komennolla, jonka kappaleita voidaan erikseen liikutella/asemoida paikoilleen.
Kappale tallennetaan tulostustiedostoksi 3D –valikon 3D Print ja painetaan 3D Print ja painetaan Export –painiketta, sekä tiedostolle annetaan sopiva nimi. Properties –ikkunassa varmistetaan, että tallennusmuoto on STL ja Detail level valinta on High (0,08mm). Stl-tallennusmuodon Options kohdassa voidaan vaikuttaa pintamallinnuksen kolmioiden määrään, joka näkyy laatuna, sillä mitä enemmän on pinnan muotoa esittäviä kolmioita, sitä tarkempi lopputuloksesta tulee.

Lisää PhotoShop ohjeita…

https://helpx.adobe.com/fi/photoshop/using/print-3d-objects.html

Adoben Photoshop cc ohjelmalla voi tehdä myös 3D tulostettavan 3D kappaleen aloittamalla uuden Layerin (rgb tilassa), johon piirretään kynällä (pen tool) esim. piirrettävän esineen puolikas läpileikkauspiirros niin että syntyy ehyt polku. Valitse Create New 3D Object kohdasta ensin Source: Work Path ja sitten 3D Extrusion ja Create, jolloin piirros näkyy kolmiulotteisesti ja sitä voi katsoa eri kuvakulmista. Properties kohdassa klikataan Deform kohtaan, johon laitetaan Horizontal Angel (X): 360 astetta. Deformation AXIS: kohtaan valitaan keskimmäinen oikeanpuoleinen. Properties kohdassa Mesh kohtaan valitaan Edit Source, jolloin aukeaa tehty piirros, jota voi muokata halutunlaiseksi ja nähdä miten se vaikuttaa kolmiulotteiseen mallinnukseen. Lopuksi tiedosto tallennetaan stl-muotoon kohdasta Export 3D Layer, niin 3D esine on valmis tulostettavaksi.

Photoshop cc ohjelmalla voidaan esim. kynällä (pen tool) esim. lasin halkaisukuvan puolikkaan ääriviivalla, jonka jälkeen valitaan Create New 3D Object kohdasta ensin Source: Work Path, sitten 3D Extrusion ja Create. Tehty ääriviiva näkyy nyt kolmiulotteisena jota voi tarkastella eri kuvakulmista. Tämän jälkeen mennään Properties kohtaan ja klikataan Deform, johon laitetaan Horizontal Angle (X): 360 astetta. Deformation Axis: kohtaan valitaan keskimmäinen oikeanpuoleinen. Properties kohdassa mennään Mesh kohtaan ja valitaan Edit Source, jolloin aukeaa tehty piirros, jota voidaan muokata. Lopuksi malli tallennetaan stl-muotoon Export 3D Layer.

Netfabb ohjelmalla voidaan korjata puutteellisia 3D tiedostoja. Työ aloitetaan Project > Open tiedosto. Tämän jälkeen klikataan punaista risti –työkalua ja valitaan Automatic repair ja sitten Execute. Tämän jälkeen Applay repair ja poista vanha Remove old part. Lopuksi Part –valikon Export part –komennon jälkeen valitaan STL. Tämän jälkeen tiedostossa oleva vika on korjattu.

Solidworks 3D CAD -suunnitteluohjelma

CAD (tietokoneavusteinen suunnittelu) ohjelmia. Tietokoneavusteinen suunnittelu sisältää mm. 3D-mallinnusta ja numeerista simulointia. Simulointiin kuuluu laitteiden suunnittelussa syntyvät koneenpiirustukset jne. Tunnetuin CAD -ohjelma on AutoCAD, jonka on kehittänyt Autodesk Inc. Kaliforniassa USA:ssa. AutoCAD:n ensimmäinen versio esiteltiin vuonna 1982. AutoCAD on avoin ohjelmisto, jota voi muokata ja räätälöidä mieleisekseen. AutoCAD tämän vuoksi käytössä olla eri näköisiä. Auto CAD:n piirtoalue on näytön se alue, jossa piirrustus luodaan. Valikkorivi löytyy ylhäältä, jossa on tärkeimmät toiminnot. Näytön alaosassa on tilarivi, jossa voi asettaa erilaisia piirtämisen aputoimintoja päälle ja pois. Piirtoalueen vasemmassa alakulmassa on kuvake, joka kertoo käytössä olevien x- ja y-koordinaattiakselien suunnat. Piirtopainikkeet ovat vasemmassa reunassa ja muokkauspainikkeet oikeassa reunassa.

Dassault Systems Solidworks Corporation Solidworks ohjelma on CAD ohjelma kappaleiden suunnitteluun, voidaan käyttää myös 3D kappaleiden suunnitteluun ja stl -muotoon tallentamiseen 3D tulostimille. Solidworksin muokkausmahdollisuudet ovat: Parts, Assembblies ja Drawings.

Työ aloitetaan 2D tasolla johon pursotetaan kolmeuloitteisuutta tai kolmeulotteisuuteen leikataan muotoja. Työskentely Solidworks ohjelmalla alkaa näpäyttämällä New (Standar toolbar) painiketta tai File > New. Otetaan Part-ympäristö käyttöön Solidworksin dialogi ikkunassa näpäytä Part ja OK jolloin uusi työ avautuu. Käytetään Features -työkaluryhmää ja S-näppäintä painettaessa saa pikavalintaikkunan käyttöön. Sketch -valikosta valitaan esim. suorakaide keskipisteen kanssa. Objektin viivat muuttuvat mustiksi, mikä merkitsee sitä, että sketsi on täysin määritelty. Tämän jälkeen oikeasta yläkulmasta painetaan Eteenpäin -painiketta, jolloin ohjelma siirtyy pursottamaan kolmiulotteisuutta. Kappaleeseen muodon leikkaaminen tapahtuu Extruded Cut -painikkeella valitsemalla Line-työkalulla piirtämällä leikkausmuoto. Painetaan viivan alkupisteen ja loppupisteen kohdalla hiiren vasenta näppäintä. Tämän jälkeen painetaan A-näppäintä ja hiirellä voidaan piirtä kaari ja lopuksi painetaanhiiren vasenta näppäintä.

Mitoitus tapahtuu Smart Dimension -painiketta käyttämällä ja mitoitetaan leikkauspinta halutun kokoiseksi. Kaaret voidaan määrittää identtisiksi = valitsemalla viivat jotka halutaan yhdenmuotoisiksi painamalla ctrl -näppäintä pohjassa. Komponentin siirtäminen tapahtuu valitsemalla kulmapiste ja painamalla ctrl -näppäin pohjassa ja määritellään toinen linja ja painetaan hiiri -näppäintä. Tämä tehdään molemmille suunnille. Valitsemalla viivan sekä origopisteen hiiren oikealla näppäimellä, jolloin avautuvasta valikosta valitaan Select Midpoint ja valitaan viivasuora kohdistus. Painetaan oikeasta kulmasta eteenpäin painiketta. Valitaan vasemmalla olevasta valikosta Direction -painikkeesta Up to next / Through All.

Lopuksi painetaan vasemmalta ylhäällä olevaa OK -ruksia, jolloin kappaleeseen leikkautuu piirretty muoto. Toisen leikkausuran tekeminen Features -valikko aktiivisena Reference Geometry -valikosta valitaan Axis -valinta ja vasemmasta valikosta Point and Face/Plane ja sen jälkeen kuvakkeesta Origin ja klikataan jompaa kumpaa elementtiä, jolloin syntyy pyörähdysakseli. Paina lopuksi Enter. Valitaan Line Pattern -painiketta ja valitaan Circular Patter piirre joka monistetaan ja vasemalla kirjataan pyörähdys 90.

Ennen suunnittelua on hyvä tehdä mittayksikkö ja muut asetukset näpäyttämällä Options kuvaketta (ratas kuva Standar valikkorivillä) tai Tools > Options. Valitse kohtaan Overall drafting standard kohtaan ISO. Mene tämän jälkeen Units kohtaan ja Unit system kohtaan tee valinta MMGS jolloin käytössä on millimetrit, grammat ja sekunnit. Lopuksi paina OK.

Aloita kolmiuloitteisen laatikon suunnittelutyö 2D tilassa näpäyttämällä Corner Rectangle (Sketch toolbar) tai Tools > Sketch Entities > Rectangle. Front, Top ja Right näkymät tulevat esille. Näpäytä Front plane ja luo neliö jolloin tulee näkyviin myös vaaja ja pystysuunnassa olevia viivasymboleita. Jotta voit mitoittaa piirtämäsi neliön, niin tulee käyttää Smart Dimension (Dimensions/Relations toolbar) tai Tools > Dimensions > Smart. Valitse vaaka ja pystysuuntaiset linjat neliöstä ja näpäytä ja aseta syöttöikkunaan esim. 100 ja näpäytä.

Tämän jälkeen 2D piirros voidaan muuttaa 3D kappaleeksi näpäyttämällä Extruded Boss/Base kuvaketta (Features toolbar) tai Insert > Boss/Base > Extrude. Ja Property Managerissa voi asettaa Depth esim. 100 jolloin syntyy kolmiulotteinen laatikko näpäyttämällä lopuksi. Tehdäksesi tästä laatikosta onton, niin näpäytä Shell (Features toolbaar) tai Insert > Features > Shell. Shell PropertyManager alla Parameters asetus Thickness 5 ja Face<1> Property Managerissa Faces to Remove ja näpäytä.

Lopuksi työ tallennetaan näpäyttämällä Save (Standar toolbar) tai File > Save ja anna tiedostolle nimi ja näpäytä Save. Tallennus STL-muotoon tapahtuu STL-optioista binäärinen ja Devation kohtaan määritetään laatu parhaimmaksi Tolerance OK ja tallennus.

Kahden värin tulostus kahdella suuttimella onnistuu, kun Solidworksilla tekee kokoonpanotyön, eli nimeää samaan kappaleeseen tulevat eri väriset osat omilla nimillä ja esim. Cura tulostusojelmalla määrittelee millä suuttimella tulostetaan kukin osa.

Katso oheista käyttöopas tästä linkistä:

https://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/30456/Myllymaki_Vesa.pdf?sequence=1

Blender- 3D suunnitteluohjelma

Blender on ilmainen 3D-ohjelmisto jota voi käyttää esim. 3D kappaleiden valmistukseen, mallinnukseen ja rendaukseen. Valmis 3D kappale valitaan aktiiviseksi ja tallennetaan STL-muotoon. Lisätietoja voi tutkia sivustolta http://www.blender.org/ . Tukee Win/Apple/Linux/BSD.

Blender on 3D-grafiikan mallinnusohjelma jossa iso osa toiminnoista on valikoissa. Pääasialliset toimintatilat ovat esinetila (object mode), jossa muokataan esim. esineen sijaintia ja asentoa. Muokkaustila (edit mode), jossa voi muokata esineen muotoa. Työtila voidaan myös jakaa.

Blenderin editointitilaa käytetään objektin muodon muovaamiseen, kuten objektin leikkaaminen kahtia, sen vääntäminen kumin tavoin tai yksityiskohtien lisääminen kokonaismuodon osaan. Kun tahdot muotoilla objektin uudelleen, niin käytä editointitilaa. Kolmiulotteista muotoa kuvaikkunassa kutsutaan verkoksi, joka näyttää läpinäkyvältä ja siinä on pisteitä joka nurkassa. Näitä pisteitä sanotaan solmuiksi ja niitä yhdistäviä viivoja sanotaan reunoiksi joita liittämällä kolmen tai useamman solmun muodostamaksi pinnaksi eli tahkoksi (polygoni) Objektitilassa käsitellään objektiin itseensä liittyviä ominaisuuksia, kuten nimeä, sijaintia, kokoa ja sen suhdetta muihin objekteihin (kuten objekteihin, jotka ovat vanhempia tai lapsia).

Blenderissä käytetään kolmea hiiren nappia siten, että hiiren pyörä on yksi napeista.

Blenderissä on laajamittaiset työkalut 3D-mallien animointia varten.

Tästä linkistä löytyy Blenderin käyttöohjeita…

Katso video kuinka tehdä 3D kappaleita ja animointeja tästä linkistä…

Katso mallinnusohjeita http://blenderfoorumi.com/viewtopic.php?f=3&t=562

Trimble SketchUp ohjelmalla voi tehdä 3D mallinnusta. Katso lisätietoja https://fi.wikipedia.org/wiki/Trimble_SketchUp

Tinkercad

Tinkercad 3D-mallinnusohjelma on internetissä käytettävissä ja tätä käyttöä varten on luotava tunnus ja salasana Tinkercadin kotisivulla. Minna Artman ja Liisa Jokinen ovat kirjoittaneet kirjan ”Lannistumattomat – Piilaakson Suomalaiset yrittäjätarinat” (WSOY 2016), jossa sivulla 43 alkaen kerrotaan Kai Bäckmanista, joka perusti vuonna 2010 Mikko Monosen kanssa Tinkercadin yrityksen ja helppokäyttöisen mallinnusohjelman 3D-tulostamiseen. Vuonna 2013 he myivät Tinkercadin Autodeskille

Katso lisää: https://www.tinkercad.com/ ja ohjeita https://opinsys.fi/tinkercad-alkeet

DAVID SLS-2 3D –skannerin käyttö

Ennen 3D skannausta asennetaan skannauslaitteisto, jossa on pieni videotykki ja kamera oikeisiin asemiin ohjeiden mukaan. Videoprojektorin ja kameran tulee olla jonkun verran korkeammalla kuin pöydällä oleva kalibrointiseinämäkulma. Käynnistetään tietokoneelta asennettu David 4.2 ohjelmisto.

Työ aloitetaan SETUP-valikosta valitsemalla haluttu skanneri jota käytetään ja kalibroidaan 3D skannausta varten. Jos on käytössä automaattinen kappaleen kääntöpöytä, niin laitetaan ruksi Enable Turntable kohtaan ja Screen ID laitetaan 2. Camera Setuppiin valitaan kamera joka on käytössä.

Calibration-välilehdeltä määritellään Calibr. Scale [mm] kohtaan minkä kokoisia kappaleita skannataan esim. 120,0 mikä lukema määräytyy käytettävän kalibrointiseinän kuviosta.

Asetetaan kalibrointilevyt paikalleen sopivalle etäisyydelle ja projektorista säädetään heijastusruudukon tarkkuus sopivaksi silmämääräisesti. Kamera säädetään kuvaamaan sopivassa kulmassa projektorin heijastamaa kalibrointiruudukkoa mahdollisemman tarkalla terävyydellä ja valovoimalla aukkoa säätämällä. Orientatio kohdasta voidaan valita Bouth ja klikataan Kaliprointipainiketta. Odoteaan kalibroinnin onnistumista kertovaa ilmoitusta, jonka jälkeen mennään Scan-valikon skannaus asetuksiin, jossa valitaan Pattern Parametreistä Profilille kaikkein tarkin laatu Quality.

Tämän jälkeen voidaan säätää automaattisen pyörityspöydän asetukset, että pyöräyttääkö pyörityspöytä kappaletta täyden ympyrän 360 astetta Total Scan Angle kohdassa. Montako skannausta esim. 14 kappaletta kohtaan Number of Scans.

Ennen skannausta kalibrointiseinä siirretään pois ja asetetaan automaattinen kääntöalusta pöydälle, jonka päälle asetetaan skannattava kappale.  Skannausasetuksissa laitetaan kappleet automaattisesti yhdistettäviksi Auto Aling to Previous. Tämän jälkeen skannataan tausta, jotta se voidaan poistaa Scan Background komennon jälkeen laittamalla ruksi kohtaan Background Removed, mutta ilman skannattavaa kappaletta. Lopuksi klikataan Start skannaus. Valmista skannausta voidaan tarkastella kääntelemällä hiiren oikeaa nappia alas painettuna. Hiiren rullaa pyörittelemällä saadaan kappale lähemmäs tai kauemmas.

Lopuksi skannatut kappaleet sulatetaan yhteen Fuse-painikkeella, jonka jälkeen skannattu kappale tallennetaan tulostettavaksi Export painiketta painamalla ja valitsemalla STL-tallennusmuoto.

Lisää ohjeita löytyy www.david-3d.com

Katso skanneriesittely:

www.youtube.com/watch?v=MiQmYPsFi48

Sekä opinnäytetyö 3D skannauksesta oheisesta linkistä:

https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/97551/vandell_lari.pdf?sequence=1

3D-tulostimet

3D kappaleita voi valmistaa mm. pursottamalla suuttimesta ohutta sulaa muovikerrosta, joka jäähtyy ja muodostaa kerros kerrokselta kolmiulotteisen kappaleen.  Menetelmä perustuu termoplastisen raaka-aineen, kuten muovin tai vahan pursottamiseen ohuena nauhana kerroksittain työtasolle. Laitteen tulostuspää sulattaa käytettävän materiaalin ja ohjaa sen oikeaan kohtaan. Materiaali jäähtyy nopeasti, jolloin se sitoutuu alempana olevaan kerrokseen. Kerroksen ollessa valmis rakennusalusta liikkuu kerrospaksuuden verran alaspäin. Tämän tekniikan laiteet tarvitsee tulostaa tukirakenteet tietynlaisten geometrioiden tulostamiseen. Tukirakenteita ei tarvitse välttämättä tulostaa varsinaiseen kappaleeseen käytetyllä materiaalilla, vaan siihen on olemassa oma materiaalinsa, joka on vesiliukoista. Kun kerrokset ovat valmiina ja kappale jäähtynyt, poistetaan tukirakenteet ja pinta viimeistellään.

Tulostimia varten on olemassa mallikappaleita, joiden avulla voidaan tulostusasetukset saada kuntoon. Katso lisätietoja www.3dbenchy.com

3D-tulostimiksi kutsutaan laitteita, joissa mm. leikkaamalla ja liimaamalla materiaalia saadaan aikaiseksi kolimiulotteinen rakennemalli. 3D tulostimilla on kalvorulla ja kaikkille niille alueille joille ei haluta liiman tarttuvan, niin ne väritetään tussilla. Tämän jälkeen levitetään liimakerros ja tuodaan uusi kalvo. Liimauksen jälkeen siihen leikataan ääriviivat terällä.

Objet 3D tulostimet

Laadukkaita ja monimutkaisia 3D tulosteita saa aikaan Objet 30 tulostimella. Objet Geometries Ltd niminen yritys kehitti ja valmisti vuodesta 1998 alkaen photopolymer 3D tulostussysteemiä Israelin Rehovotissa Rami Bonen, Gershon Miller ja Hanan Gotaiitin toimesta. Vuodesta 2011 alkaen yritys on kuulunut Stratasys nimiseen yritykseen. Laite käyttää PolyJet ja PolyJet Matrix polymer suihkutenologiaa. Objet Geometries yritys omistaa noin 50 patenttia.

Objet Studio -tulostusohjelmalla 3D stl -tiedosto tuodaan Tray Settings välilehden  Placement komennolla, jonka jälkeen Validate komennolla tarkistetaan onko työ tulostettavissa. Estimate komento laskee arviot malli- ja tukimateriaalin kulutuksesta sekä tulostusajasta. Ja Job Manager välilehdellä tulostusjonossa oleva tiedosto lähee tulostumaan, kun yhteys on auki tulostimeen Objet tulostusohjelmalla Onlineksi määriteltäessä.

Objetin materiaalit ovat kemikaaleja, jotka ovat haitallisia ja jopa vaarallisia, jolloin niitä täytyy käyttää varoen, sekä hoitaa hyvä tuuletus.

Katso lisätietoja http://www.stratasys.com/

Ultimaker 3D tulostimet

Ultimaker 3 tulostimessa on tulostussuuttimet ovat pikakiinnityksellä vaihdettavissa ja ovat merkitty joko AA 0.4 tunnuksella, jolloin se sulattaa rakennemateriaalia ja BB 0.4 merkitty tukimateriaalia PVA Natural (Poly Vinyl Alkohol). PLA rakennemateriaalin lisäksi voi käyttää myös joustavaa TPU 95A materiaalia. 3D kappaleiden lataaminen, viipalointi ja tulostus tapahtuu Cura-ohjelmistolla. Ultimaker 3 tulostimen asetukset hoidetaan laitteen alalaidassa olevan näytön ja valintäpyörän avulla. Painamalla valintapyörää, jolloin se toimii Enter-valintanäppäimenä. kaikki toiminnat hoidetaan toimintapaneelin kautta, kuten materiaalin vaihdot ja laitteen asetukset. Ultimaker kalibroi automaattisesti alustan ja tulostussuuttimen etäisyyden, jos alusta on riittävän suorassa. Ultimaker 3D tulostin tunnistaa tulostusmateriaalit automaattisesti. Tulostusmateriaalin lisäämistä ja poistamista varten on omat rutiinit, kun valitaan kyseiset toiminnot laitteen näytön ja valintapyörän avulla.

https://ultimaker.com/download/25249/Cura%20quick%20start%20guide.pdf

Lisätietoja ja ohjeita löytyy: https://ultimaker.com/

3D tulostamisessakin saattaa olla terveysriskejä, jos tulostustilaa ei tuuleta hyvin.

http://www.tekniikkatalous.fi/tyoelama/3d-tulostimista-yllattava-ja-nakymaton-vaara-ala-osta-halpaa-netista-6540546

Formlabs tulostimet

Formlabs 3D-laitteet käyttää SLA-teknologiaa (stereolitografia), jossa 140 mikronin kokoinen lasersädepiste kovettaa nestemäistä hartsia. Laite voi tulostaa 25-200 mikronin z-resoluution tarkkuudella. Lisätietoja www.formlabs.com

Repetier Host 3D -tulostusohjelma

3D mallin lataaminen tapahtuu lankatulostimilla Repetier Host -ohjelmalla Object Placement välilehdellä painamalla Load painiketta, jolloin voi tuoda STL tiedoston tulostettavaksi. Kappaletta voi skaalata, kääntää tai kallistaa jne. 3D malli tulee viipaloida CuraEnginellä ennen tulostusta Slicing komennolla, jonka tuloksena saadaan askelmoottoreiden liikeradat eli G-koodi, mikä on perinteinen valmistusteknisten laitteiden ohjelmointikieli.  Tulostusasetukset löytyvät Slicer-välilehden alta. Pitämällä kursoria asetusten päällä, niin ohjelma neuvoo, mitä asetusten muuttaminen tarkoittaa.

Tulostinohjelmalla on hyvä antaa seuraavia määrityksiä: Quality kohtaan valitaan  kerrosvahvuudeksi 0,15 mm. Tulostusnopeudeksi kannattaa määrittää alle 50 mm. Slicer-valikon Support Type (tukirakenteen määrittely) ja kappaleen täyttöaste Infill. Tulostettavan kappaleen seinämän vahvuus tulisi olla 2 x suuttimen paksuus, eli Shell Thickness 1,0 mm. Pohjan paksuus TopBottom Thickness 0,1 mm 4-5 x kerrosvahvuus.

Ennen ensimmäistä tulostusta on hyvä tarkistaa, että tulostusalusta on tyhjä ja puhdas, jonka jälkeen sille laitetaan liima, jotta tulostettava 3D kappale pysyy paikallaan tulostuksen aikana. Aja Z-akseli kotiasemaan ja tee suuttimen etäisyyden tarkistus tulostusalustaan nähden käyttäen kopiopaperia rakotulkkina. Aloitettuasi tulostuksen, jos tulostusmateriaali ei tule tasaisesti ja tai liian tiiviisti on tulostusalusta liian lähellä suutinta. Jos taas tulostusmateriaali ei tartu tulostusalustaan, niin suutin on liian kaukana tulostusalustasta.

https://www.repetier.com/

3D lankatulostimien yleiset asetukset

Lankatulostimet edellyttävät tulostinasetusten ja Gonfiguration tekemistä onnistuneen 3D tuloksen aikaansaamiseksi.

Print Settings – Tulostusasetukset

Tulostusasetukset löytyvät Slicer-välilehden alta. Pitämällä kursoria asetusten kohdalla, ohjelmisto neuvoo, mitä asetuksen muuttaminen tarkoittaa.

Print Configuration kohdassa asetetaan tulostimen suuttimen halkaisija, mikä löytyy tulostuspään kyljestä

Adhesion type tarkoittaan alustaan tarttumista, jolloin Brim käytetään aina ABS-muovin kanssa, tai jos kappaleen tartuntapinta-ala on pieni. Raft tekee koko tulosteen alle ns. pedin.

Quality on tulostustarkkuus, jota säädetään kerrosvahvuudella. Mitä pienempi on kerrosvahvuus niin, sitä kauemmin tulostus kestää.

Support Type on tukimateriaalin tyyppi, eli Touching Bed tekee tukimateriaalin vain kohtiin, jossa tukimateriaali rakennetaan tulostusalustaan kiinni. Everwhere tarkoittaa sitä, että tukimateriaali lisätään kaikkiin tukea tarvitseviin kohtiin.

Speed asetuksella säädetään tulostuksen nopeutta. Mitä pienempi nopeus, sitä laadukkaampi on lopputulos.

Infill Density tarkoittaa tulosteen täyttöasteen määrää. Perusasetuksissa kone tekee kaksi ulkokehää, jonka jälkeen alkaa sisätäyttö. Mitä pienempi arvo on niin, sitä nopeampi ja edullisempi tulos on.

Enable Cooling valitaan kun tulostetaan PLA muovilla. ABS-muovilla suositellaan jäähdytyksen ottamista pois päältä.

Configuration asetukset

Selected layer thickness, jolla voidaan vaikuttaa tason paksuuteen. Valittavana on 0,08, 0,125 tai 0,25 mm kerrosvahvuudet. Pienempi kerrospaksuus parantaa tulosteen laatua, mutta lisää tulostusaikaa.

First layer height, jolla määritellään ensimmäisen tason paksuus prosentteina ilmaistuna. Todella ohuilla tulostuspaksuuksilla on suositeltavaa pienentää ensimmäisen kerroksen paksuutta.

Infil every N layers kohdan oletusarvo on 1. Tällä ominaisuudella voi nopeuttaa tulostusta tekemällä täytön kerrospaksuudesta paksumpi, esim. kerrospaksuuden ollessa 0,125 ja infil every layer arvo on 2, niin ulkokehän paksuus on 0,125, mutta täyttö tehdään vain joka toinen kerros 0,25 paksuisena.

Rectract on nauhan poiston arvo, jota käytetään parantamaan tulostuksen laatua, kun tulostuspää liikkuu pitkiä matkoja ilman tulostusta, mikä vähentää tarpeettomia ylimääräisiä valumia.

Lenght (mm/s) arvolla säädetään muovinauhan ulosvetonopeutta. Suositus on 300-500 mm/s välillä.

Length (mm) eli Pituus (mm) arvolla säädetään muovilangan syöttönopeutta välillä 1-1,5 mm.

Lift (mm) arvolla työtaso laskee alaspäin tämä arvon verran, kun tulostuspää vaihtaa paikkaa.

Extra lenght on restart (mm) arvolla määritetään kuinka paljon lankaa syötetään takaisin ulosvedon jälkeen. Normaalitapauksessa arvoksi riittää 0, mutta on mahdollista käyttää arvoja 0-0,2.

Minimum travel after retract merkitsee vaakatason tasojen lukumäärä kappaleen ala- ja yläpinnoissa, jolloin 0,08 mm asetuksella tasoja vaaditaan 12 kpl yhden millimetrin paksuuteen.

Solid layers, jonka oletusarvo on 4. Tarkoittaa umpinaisten kerroksien lukumäärää pohja- pintakerroksiin. Jos kappaleessa on hyvin pieni täyttö %, on suositeltavaa kasvattaa umpinaisten kerroksien lukumäärää, jolloin kappaleen pohja- ja pintakerroksesta tulee siistimpi.

Fill angle oletusarvo on 45 astetta, mikä määrää kappaleen täytön XY –akselin suuntaisesti.

Fill pattern on täyttömalli, jolla saavutetaan tapauksesta riippuen eri lujuuksia tulostettavaan kappaleeseen.

Enable cooling, jolla voidaan aktivoida tuuletuksen.

Enable fan layer print time is below (s) tarkoitta sitä, että tulostusaika on yhdelle tasolle alle asetetun, niin puhallin tuulettaa halutulla nopeudella tarvittavan ajan.

Slow down if leyer print time is below (s) asetus hidastaa tulostuspäätä, jos tulostusaika menee liian pieneksi, jotta tulostusmateriaali kerkeää jäähtymään. Tällä pyritään välttämään alempien tulostuskerroksien sulamista.

Min print speed (mm/s) arvolla säädetään raja-arvo tuulettimen päällekytkeytymiselle suhteessa tulostusnopeuteen. ABS-muovilla voidaan tuuletin pitää pois päältä.

Perimeters (mm/s) on reunan tulostusnopeus.

Small perimeters on pienten reunojen tulostusnopeus. Käytetään kun reuna on kapeampi kuin 6 mm, jolloin reunan tulostusnopeudeksi voi asettaa 20-30 mm/s.

Infill voidaan vaikuttaa täyttönopeuteen, esim. 80 mm/s. Käytä 0,25 mm kerrosvahvuudella arvoa 40-50 mm/s.

Solid infill on kiinteä täyttönopeus esim. 80 mm/s.

Top solid infill on päällimmäisen kerroksen täyttönopeus. Yleensä 40-50 tuottaa tarkan tuloksen.

Bridges on tukirakenteen tulostusnopeus, joka on normaalisti 50-80 mm/s, mutta 0,25 mm kerrosvahvuudella käytetään 60 mm/s.

External perimeters speed on reunan tulostusnopeus. Tarkkaan tulostukseen on hyvä arvo 20.

Extrusion width on viivanleveys. Alkuperäisarvo on 0,70, mutta yleensä leveys voisi olla 0,5 tai 0,52. Jos haluat tulostaa esim. 0,8 paksua seinämää, jaa se tämän asetuksen arvolla, niin näet monellako viivalla seinämä tulostetaan. Viivanpaksuudella 0,4 seinämä tulostettaisiin 2:lla viivalla.

First layer extrusion width on sama kuin edellinen ensimmäiselle tulostetulle tasolle. Yleensä ei muuteta tätä arvoa.

Perimeters extrusion width on reunojen viivanleveys.

Support material extrusion width on tukimateriaalin viivanleveys. Arvolla 0 vvivanleveys on 0,7 mm. Arvo voi olla prosentteja esim. 110% tai numero esim. 0,4.

Bridges flow ratio on siltojen materiaalivirta, eli paljonko käytetään materiaalia siltoihin. Yleensä ei muuteta tätä asetusta.

Overhang threshold on kaltevuuskulma mihin asti tulostetaan tukimateriaali, arvon ylittävässä kulmassa oleville seinämille ei tulosteta tukimateriaalia. Kyseessä on siis raja-arvo, joka säätää missä kulmassa ylöspäin tulostettaessa tarvitaan tukimateriaali.

Pattern spacing on tukimateriaalin kuvion koko, eli iso arvo tarkoittaa harvempaa tukimateriaalia.

Pattern angle on tukimateriaalin kulma, oletusarvo on 90 astetta XY-suunnassa.

Diameter tarkoittaa tukimateriaalin langan paksuutta.

Multiplier on tulostusmateriaalin paksuuskerroin hienosäätöä varetn. Arvo on yleensä 0,9 – 1,1. Oletusarvo on 1.

First layer bed celsius on tason lämpötila ensimmäisen kerroksen tulostuksen ajan. ABS-materiaalille se on 75 ja PLA materiaalille 50 celsiusta.

First layer celsius on tulostuslämpötila ensimmäisen kerroksen tulostuksen ajan. Korkeampi lämpötila ensimmäisellä kerrokselle kiinnittää kappaleen hyvin tulostusalustaan esim. PLA 210 celsiusta ja ABS 230-250.

Tulostuslaitteen huolto

Tulostuspään sisällä oleva teflonputki on vaihdettava noin 300 tunnin vaihtovälein. Tämä tapahtuu irrottamalla 4 kuusiokoloruuveja tulostuspään suojapellistä, jonka jälkeen irrotetaan tulostuspään elektroniikkaliitin. Suutin irrotetaan 10 mm kiintoavaimella. Tämän jälkeen vedetään teflonputki ulos tulostuspäästä ja leikataan vastaavankokoinen uusi teflonputken pätkä. Työnnä putki tulostuspään sisään ja kierrä tulostuspää kiinni. Kasaa puretut osat taas kasaan.

Tulostusmateriaalit

Muovi on yleisnimitys synteettisille tai puolisynteettisille hiili- tai hiili-piiatomien pitkistä molekyyliketjuista eli polymeereistä koostuville materiaaleille. Muovit koostuvat yleensä peruspolymeeristä ja lisäaineista. Lisäaineina ovat muun muassa UV-suoja-aineet, väriaineet, täyteaineet kuten liitu, lujitteet kuten lasikuitu ja pehmittimet. Tuotantomääriltään suurimmat muovilaadut valmistetaan öljynjalostuksessa syntyvistä kevyistä jakeista, kuten bentseeni, butadieeni, propeeni ja eteeni, liittämällä näiden molekyylit yhteen pitkiksi ketjuiksi prosessissa, jota sanotaan polymeroinniksi. Muovien tekniset ominaisuudet, kuten lujuus, sähköneristävyys, vesitiiviys ja keveys, muoviraaka-aineiden edullisuus sekä muoviesineiden tehokas valmistaminen suurissa sarjoissa ovat syy muovien käytön hyvin nopealle laajenemiselle 1950-luvulta alkaen.

Polylaktidi (PLA) on uusiutuvista raaka-aineista valmistettu biohajoava termoplastinen alifaattinen polyesteri. Sen raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi maissitärkkelystä tai sokeriruokoa.

ABS eli akryylinitriilibutadieenistyreeni on eräs kestävä muovilaatu. Se on jäykkää mutta kevyttä, ja hinnaltaan varsin edullista. ABS-muovilla on hyvä sitkeyden, jäykkyyden ja sulajuoksevuuden yhdistelmä sekä hyvä pinnanlaatu ja kiilto. Sen jännityssäröilyherkkyys on vähäisempi kuin polystyreenillä. ABS-muovilla on myös pieni staattinen sähköisyys ja se kestää hyvin heikkoja happoja ja emäksiä. Yhden ABS-kilon valmistamiseen tarvitaan kaksi kiloa raakaöljyä.

Muovilanka on yleinen 3D tulostusmateriaali, jota käytetään lankana eri värisinä. Yleinen tulostuslanka on PLA, jonka halkaisija on 1,75 mm, PLA on biohajoava muovimateriaali, joka valmistetaan mm. maissin tärkkelyksestä.

  • Hieman kova ja sitkeä materiaali
  • Helppo tulostaa isoja kappaleita
  • Pienet kappaleet haastavia
  • Lämpötila-alue: +180°C..+210°C
  • Tulostusalustan lämpötilasuositus: +40°C..+60°C

Myös synteettinen ABS on myös käytössä 3D kappaleissa.  Aina kun vaihtaa uuden materiaalin tulostimeen on hyvä selvittää langan sulatuslämpötila ja miten se sopii tulostettavien kappaleiden tulostusmateriaaliksi.

FPE on edistyksellinen materiaali jossa yhdistyy ominaisuudet kuten kestävyys, joustavuus ja lämmönkesto samassa materiaalissa. FPE kerrokset kiinnittyvät toisiinsa hyvin.

FPE:llä  on suurempi lämmönkestävyys. Hyvään tulostusjälkeen vaaditaan oikeat lämpötila-asetukset, ja tämän on tarkempaa FPE muovin kanssa.

  • Lasitransitiolämpötila: 90 °C
  • Sulamislämpötila: 158 °C
  • Tulostuslämpötila: 205-215 °C
  • Tulostusalustan lämpötila: 100 °C

Tulosteiden viimeistely

Kolmiulotteisten kappaleiden pitojen koristelusta löytyy opinnäytetyö…

https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/41293/Dekoroin.pdf?sequence=1

Lähteet:

http://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/36967/Lohilahti_Jarkko.pdf

Linkkejä:

https://www.obotnia.fi/assets/1/Regionalutvecklingsenheten/ERUF-2007-2013/3D-tulostukseella-lisaarvoa-tuotteisiinb-Kujanpaa30-09-2015.pdf

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s