3D-tulostimet ja 3D-tulostus

Valutyöt, syövytys, juottaminen ym...

Valvojat: jhr, Hermanni

-pk-
Matkustaja
Viestit: 2
Liittynyt: 04.02.2016 21:17

Re: 3D-tulostimet ja 3D-tulostus

Viesti Kirjoittaja -pk- » 04.01.2018 23:06

Ymmärrettävä kanta mutta vain osittain. Suomalaismallien tekijöiden joukko on kuitenkin niin pieni ettei resursseja pitäisi tuhlata. Jyrki on tehnyt upean Dm4-mallinnuksen. Jos Jyrkiä ei kiinnosta (vaikka todennäköisesti kiinnostaakin) mutta minä haluaisin mallintaa siihen liittyvän kiitojunavaunuston tai Hr11:n niin eikö ole aikamoista resurssien tuhlausta kun joudun uudelleen pohtimaan samojen pulleanpyöreiden muotojen opettamisen FreeCadille kuin Jyrki on jo tehnyt. Saattaisipa Jyrki olla tilaisuudessa jonain päivänä tilaamaan Shapewaysiltä kiitojunan Deeämmänsä perään ilman että olisi yhtään lisätuntia FreeCadin ääressä viettänyt.

Yritän siis viedä ajattelua siihen suuntaan että käyttäisimme rohkeasti julkisiksi saattamissamme tuotoksissa sopivaa ja pitävää lisensointimallia joka mahdollistaisi soveltavan käytön mutta sulkisi pois puhtaat vapaamatkustajat ja mahdolliset kaupallista sadonkorjuuta harrastavat, mikä se sitten olisi niin sen jätän Open Source -lisensointiin perehtyneempien pohdittavaksi.

Olen itse FreeCadiä opetellut ymmärtämään ja tiedän ettei sen filosofia aina ole itsestään selvää. Omat tuotokseni ovat pääosin Fremo-moduuleihin liittyviä rakennehavainnollistuksia joita ei sellaisenaan voi käyttää tulostuksen ohjaamiseen, toki jos joku haluaa niitä käyttää niin ovat saatavilla.

PeS
Veturinkuljettaja
Viestit: 817
Liittynyt: 17.12.2007 10:03

Re: 3D-tulostimet ja 3D-tulostus

Viesti Kirjoittaja PeS » 05.01.2018 16:49

Shapewaysin kaltainen palvelu on vastavuoroisuutta parhaimmillaan. Halutessasi voit laittaa oman työsi kenen tahansa tulostettavaksi ja tilattavaksi ilman, että alkuperäinen tiedosto päätyy kenenkään muun käyttöön. Voit ehkä saada vielä jotain taskurahoja uhraamiesi työtuntien katteeksi hinnoittelemalla työsi sopivasti tai sitten ei, jos et niin halua. Vastavuoroisuus toteutuu sillä, että muut laittavat jotain muita aiheita palveluun muiden tulostettaviksi.

Minulla on pelkästään huonoja kokemuksia siitä, että omien töiden muokattavaa "lähdekoodia" jaetaan julkisesti. Hyvin herkästi se leviää kuin leppäsen eväät koko harrastajakenttään ilman, että siitä saa vastavuoroisesti mitään vastinetta. Vuosien päästä asiaan voi törmätä siten, että joku jopa esittelee duunin omanaan. Jos ongelmana on se, että pitäisi välittää tietoa siitä, miten FreeCadillä saadaan aikaiseksi pulleanpyöreitä muotoja, niin asian voi esitellä muullakin tavalla kuin luovuttamalla "lähdekoodin". Parhaimmillaan töiden, koodien tai kokemusten vaihtaminen toimii samanhenkisten keskuudessa hyvään luottamukseen perustuen — ja tätähän tapahtuu harrastajien keskuudessa.

Ehkäpä juuri em. syistä moiset asiat eivät ole yleistyneet pienoisrautatieharrastajien keskuudessa maailmalla. Bändihommia koko ikäni tehneenä en myöskään tajua sitä, miksi musiikintekijöiden pitäisi luovuttaa äänitteensä lähtökohtaisesti korvauksetta jakeluun :)

PeS
Veturinkuljettaja
Viestit: 817
Liittynyt: 17.12.2007 10:03

Re: 3D-tulostimet ja 3D-tulostus

Viesti Kirjoittaja PeS » 06.01.2018 12:31

Shapewaysin palveluhan ei sinänsä edellytä edes vastavuoroisuutta. Vastavuoroisuus toteutuu käytännössä maksamalla printille asetettu hinta :)

LOK
Lämmittäjä
Viestit: 157
Liittynyt: 19.10.2015 21:42

3D-tulostimet ja 3D-tulostus: SLA-tulostin testissä

Viesti Kirjoittaja LOK » 27.07.2019 20:58

Pääsin kokeilemaan pienoismallien 3D-tulostusta SLA-printterillä. Ohessa reportaasi, kuinka itse piirretty 3D-malli muuntuu 3D-tulostimen ohjaintiedostoksi ja edelleen fyysiseksi muovikappaleeksi. Kokeiltavana oli harrastekäyttöön suunniteltu Moai-3D-tulostin, jota saa hankittua rakennussarjana vajaan puolentoista tuhannen euron hintaan. Laitteen tarkemmat tiedot voi lukea valmistajan kotisivuilta https://peopoly.net/products/moai.



Miksi SLA?

SLA-tulostimet (stereolithography apparatus) kykenevät tarkempaan tulostusjälkeen kuin muovijauhetta käyttävät SLS-tulostimet (selective laser sintering) ja muovilankaa pursottavat FDM-tulostimet (fused deposition modeling). SLA-tulostimet kykenevät tulostamaan kappaleita helposti 20 mikrometrin kerrospaksuudella, minkä ansiosta erityisesti FDM-tulostimille ominaisia pykäläkuvioita ei pääse muodostumaan kappaleisiin. FDM-tulostimien tavoin SLA-tulostimet soveltuvat kotiverstaalle, sillä kyseiset laitteet eivät levitä SLS-tulostimien tavoin muovijauhetta ympäri työtiloja.

SLA-tulostimet käyttävät rakennusmateriaalina nestemäistä resiiniä, jota kovetetaan kerros kerrokselta haluttuun muotoon UV-valon avulla. Koska nestemäinen resiini ei kykene pitämään valmistuvaa kappaletta paikallaan rakennustyön aikana, pitää kappaleiden 3D-mallit useimmiten varustaa erillisillä tukirakenteilla. Tukirakenteet napsitaan jälkikäteen irti SLA-tulosteista, jonka jälkeen kappaleet loppukovetetaan erillisen UV-lampun alla. (SLS-tulostimissa tukirakenteita ei tarvita, koska ylimääräinen muovijauhe tukee valmistuvaa kappaletta.)



Pyöränkannattimen valmistaminen Moailla

Laitoin Moai-tulostimen valmistamaan kokeeksi H0-mittakaavan Kbp-vaunujeni pyöränkannattimia. Koska olen aiemmin tulostuttanut vaunujeni osat SLS-tulostimilla, piti pyöränkannattimen 3D-malliin lisätä SLA-tulostimelle tarpeellisia tukirakenteita (katso kuva 1). Tukirakenteet voisi piirrellä malliin FreeCADilla, mutta tukien piirtämiseen on olemassa myös erillisiä ohjelmistoja. Lisäsin tukirakenteet pyöränkannattimen 3D-malliin B9Creator-ohjelmassa.

Yritin alkujaan printata kannattimet siten, että kannattimen pohjalevy koskettaisi kokonaisuudessaan tulostimen alustaa. Tämä ilmeisen helpolta vaikuttanut tulostusasento ei kuitenkaan toiminut luotettavasti Moailla: kappale tulostui useimmissa tapauksissa pahasti kieroutuneena. Nostin kappaleen tästä johtuen tukien varaan sekä lievään kulmaan tulostusalustaan nähden.

3D-tulostimen ymmärtämän gcode-ohjaintiedoston valmistin Cura-ohjelmassa (kuva 1). Ohjelmassa on runsaasti säätömahdollisuuksia eri tulostusparametrien suhteen, joista tärkeimmät ovat kerrospaksuus sekä sijainti tulostusalustalla. Kerrospaksuudeksi asetin 20 mikrometriä. Moai 3D-tulostaa varmimmin ja suurimmalla tarkkuudella tulostusalustan keskiosassa. Reuna-alueilla tulostettavat kappaleet tuppaavat - tukirakenteista huolimatta - kieroutua tai irrota tulostusalustasta kesken printtauksen. Tämä rajoittaa suurempien kappaleiden tulostamista melkoisesti, vaikka Moai kykenee nimellisesti työskentelemään 13 x 13 cm:n kokoisella tulostusalueella. Maksimitulostuskorkeus on 18 cm.

Tietokonemallit.jpg
Kuva 1: Pyöränkannattimen 3D-malli FreeCADissa (vasemmalla) ja tukirakenteilla varustettuna Cura-ohjelmassa (oikealla). Curaa käytetään Moai-tulostimen ymmärtämän ohjaintiedoston valmistamiseen.
Tietokonemallit.jpg (115.02 KiB) Katsottu 200 kertaa

Valmis gcode-tiedosto siirretään Moaille muistikortilla. Koneen etupaneelissa on muistikortinlukijan lisäksi näyttö ja ohjainnuppi, josta konetta operoidaan (katso kuva 2). Laitteen sisältä löytyy irrotettava muoviallas, joka on täytetty resiinillä. Resiinialtaassa sijaitsee irrotettava alumiininen tulostusalusta, joka liikkuu hitaasti ylöspäin ruuvikierteen varassa tulostuksen edistyessä. Resiiniä kovettava UV-laser ohjainmoottoreineen sijaitsee muovialtaan alla. Kappale tulostuu siis ylösalaisin tulostusalustan pohjaan (katso alapuolen viimeinen kuva).

Moai-3D-tulostin sisältä.jpg
Kuva 2: Moai-tulostin ulkoa (vasen kuva) ja sisältä (keskellä). 3D-tulosteet valmistuvat alumiinisen tulostusalustan alapinnalle ylösalaisin (oikealla).
Moai-3D-tulostin sisältä.jpg (128.21 KiB) Katsottu 200 kertaa

Valmis 3D-tuloste irrotetaan lastalla tulostusalustasta ja huuhdotaan puhtaaksi resiinijäämistä etanoli- ja vesihauteissa vuorottelemalla. Tukirakenteet poistetaan kappaleesta teräväkärkisillä pihdeillä, jonka jälkeen kappale loppukovetetaan UV-lampun alla. Kovetettu kappale on tämän jälkeen valmis maalaukseen ja lakkaukseen. Alapuolen kuva esittelee UV-lampulla kovetettua pyöränkannatinta sekä viimeisteltyjä kannattimia. Maaleina ja lakkoina olen käyttänyt Kbp-vaunujeni kokoonpano-ohjeesta tuttuja Mastonin maaleja ja lakkoja.

SLA-3D-tulostettuja pyöränkannattimia (H0).jpg
Kuva 3: Tukirakenteista puhdistettu ja loppukovetettu pyöränkannatin sekä maalattuja kannattimia. Näitä osia edelsi useampi epäonnistuminen, joten ihan helpolla ei Moai operaattoriaan päästänyt.
SLA-3D-tulostettuja pyöränkannattimia (H0).jpg (115.72 KiB) Katsottu 200 kertaa


Loppukommentit

Moailla työskentely ja tulostuslaatu jättivät toivomisen varaa: Moai tuntui paksuntavan tulostettavia kappaleita erityisesti ensimmäisten tulostekerrosten kohdalta, minkä vuoksi osat eivät istuneet suoraan vaunurunkoihin. Osia piti tämän vuoksi viilata runsaasti. Lisäksi sopivaa tulostusasentoa piti etsiä yritys ja erehdys -periaatteella useita kertoja ennen ylle kuvattuun lopputulokseen pääsemistä. H0-vaunurunkojen tulostusta myös kokeiltiin, mutta kyseiset osat tulostuivat parhaimmillaan kieroiksi.

Moain Peopoly-resiini on todella helposti viilattavaa ja hiottavaa, mutta samalla myös suhteellisen haurasta materiaalia: Yhden kannattimen fasadi lohkesi, kun pudotin osan epähuomiossa lattialle. Jää nähtäväksi, kuinka hyvin kannattimien laakeripesät kestävät käyttöä.

SLA-tulostimen käyttäminen oli kiehtova kokemus, mutta jätän oman 3D-tulostimen toistaiseksi vielä ostamatta. :)
LOK
lakivija[at]hotmail.com

LOK
Lämmittäjä
Viestit: 157
Liittynyt: 19.10.2015 21:42

Re: 3D-tulostimet ja 3D-tulostus: SLA-tulostin testissä

Viesti Kirjoittaja LOK » 03.08.2019 11:18

Ohessa yllä olevaan kirjoitukseen liittyen kertomus yrityksestä tulostaa H0-mittakaavan Elo-t-runko Moai-tulostimella. Alapuolen kuvassa esitetty lopputulos oli "parhain", mihin Moailla toistaiseksi päästiin. Pitkä runko ei mahdu Moain 13 x 13 cm:n tulostusalustalle vaaka-asentoon, joten runko pitää tulostaa enemmän tai vähemmän pystyasentoon tuettuna. Tästä aiheutui kaksi ongelmaa:

1. Jos rungon tuki lähes kohtisuorasti tulostusalustaan nähden, tulostettavien kerrosten määrä kasvoi valtavaksi: Kerroksia oli parhaimmillaan useita tuhansia käytettäessä 20 mikrometrin kerrospaksuutta. Tämä pidensi tulostusajan yli vuorokauden mittaiseksi, mistä tuntui puolestaan aiheutuvan ongelmia tulostusaltaan resiinille: Kun UV-lamppu joutuu vilauttamaan valoa useita tunteja peräkkäin suunnilleen samaan kohtaan tulostusalustaa, alkaa resiinialtaan resiini kovettua kyseiseltä alueelta siroavan UV-valon johdosta. Tämän seurauksena tulosteeseen alkoi muodostua muutaman tunnin ajon jälkeen siihen kuulumattomia röpelöitä, jotka pilasivat 3D-tulosteen.

2. Jos rungon pyrki resiinin tahattoman kovettumisen minimoiseksi asettamaan mahdollisimman suureen vaaka-asentoon tulostusalustalle, ongelmaksi koitui kappaleen voimakas vääntyminen tai jopa irtoaminen tulostusalustasta kesken printtauksen. Vaaka-asennolla saavutetusta tulostusajan nopeutuksesta huolimatta resiini tuppasi edelleen kovettua epämääräisiksi möykyiksi 3D-tulosteen ympärille. Jouduin lopulta nostamaan kerrospaksuuden 40 mikrometriin, jotta tulostusaika ja sitä kautta resiinin tahaton kovettuminen saatiin hallintaan. Lopputulos on nähtävissä alla.

Vääntynyt SLA-tuloste.jpg
SLA-tulostettu Elo-t-runko H0-mittakaavassa. Puskimet ja painesäiliöt ovat SLS-tulosteita ja kiinnitetty runkoon jälkikäteen. Pyöränkannattimet ovat rungon tavoin SLA-tulosteita ja kiinnitetty runkoon jälkikäteen.
Vääntynyt SLA-tuloste.jpg (109.32 KiB) Katsottu 137 kertaa

40 mikrometrin kerrospaksuudella tulostuskerrokset ovat nähtävillä ja ne myös tuntuvat sormissa runkoa kosketeltaessa. Pinnan siloittaminen vaatisi tässä tapauksessa varsin runsaasti pohjamaalia ja hiontaa. Runsaista tukirakenteista huolimatta vaunurunko myös vääntyi sangen voimakkaasti: Rungon päädyt eivät ole kohtisuorassa kylkiin nähden, minkä lisäksi runko on selvästi notkolla keskiosastaan. Vaunu pääsi erään nuoren rautatieharrastajan kokoelmaan, jossa pienet muotovirheet tai detaljipuutteet eivät haittaa. :roll:

Moain UV-laserin tehoa sopivasti säätämällä vaunurunko saattaisi onnistua pystyasennossa 20 mikrometrin kerrospaksuudella. Pitänee jossain vaiheessa tiedustella uudestaan, saisiko laitetta kokeilla lisää.
LOK
lakivija[at]hotmail.com

PeS
Veturinkuljettaja
Viestit: 817
Liittynyt: 17.12.2007 10:03

Re: 3D-tulostimet ja 3D-tulostus

Viesti Kirjoittaja PeS » 05.08.2019 17:16

SLA-tekniikkaa hyödyntäviä printtereitä on monenlaisia: halpoja ja kalliita. Mestarimallien Dv12-rakennussarjojen valumasterit on tulostettu SLA-printtereillä. Näiden mastereiden hinta tosin on sellainen, että ei sillä hinnalla kannata käyttää printtiä muuta kuin valumasterina — ei lopputuotteena.

Kuva

Viime pääsiäisenä kuvasin Yorkin näyttelyssä nämä 3D-printit, jotka ovat pääasiallisesti On30-mittakaavan malleja. Yrityksen myymien rakennussarjojen lopputuote on hartsiprintti. Tällaisia yrittäjiä on jo useita Englannissa. Kuvassa näkyvät osat on printattu Anycubic Photon 3D -printterillä. Printteri on alle tuhannen euron hankinta, mikäli printterin haluaa ostaa itselleen. Olen teettänyt kokeeksi muutamia printtejä kyseisellä tulostimella. Hartsi on passeli materiaali.

Kuva
Kuva
Kuva
Kuva

Vastaa Viestiin