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
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
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
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.