Ratarunko reikälevyistä ja 3D-tulosteosista

[LOK]

Puurakenteisten ratamoduulien elämisestä aiheutuneita vaurioita nähtyäni päätin, etten käytä oman kotiratani runkorakenteeseen ilmankosteuden muutoksille alttiita materiaaleja. Lähdin tämän johdosta tutkimaan, voisiko elämättömän ratarungon rakentaa modernia 3D-tulostustekniikkaa ja edullisia rautakaupan tarvikkeita yhdistelemällä.

Löysin Motonetin valikoimista laajan valikoiman erikokoisia reikälevyjä ja niihin sopivia kulmarautoja, joista on mahdollista koota tukevia laatikkorakenteita. Laatikkorakenteen pituutta ja leveyttä on helppo muuttaa liittämällä useita reikälevyjä peräkkäin. Reikälevyt ja kulmaraudat kiinnittyvät toisiinsa ruuveilla ja muttereilla, minkä ansiosta ratarungon kokoaminen käy helposti kiintoavaimella, ruuvimeisselillä ja kuusiokoloavaimella. Reikälevyistä koottuun laatikkorakenteeseen voi puolestaan kiinnittää maaston muotoja noudattelevia peitelevyjä, jotka suojelevat teräsrakenteen yläpuolelle kohoavaa maastopohjaa. Maastopohjan alle saa järjestettyä tilat mm. sähköjohdoille, elektroniikalle sekä jalkojen ripustuksille.

Rakensin kokeeksi pienen ratalohkon, jossa teräksiset reikälevyt muodostavat maastopohjaa kantavan ja suojelevan kehikon. Rungon päätyihin pulttasin ratapenkereen muotoon FDM-tulostetut peitelevyt (PLA-muovia), joihin mallinsin reikälevyjen mukaisen rei'ityksen. Maaston kiinnostavuuden lisäämiseksi viilasin teräksisiin lohkopäätyihin myös syvennykset ojille. Maalasin ja lakkasin rungon ulkopinnat alustavasti harmaaksi (Maston 518 & 331). Saatan myöhemmin lisätä lohkojen kylkiin peitelevyt, jolloin saan piilotettua reiät ja ruuvinpäät katseilta.

Lohkon maastopohja on rakennettu Finnfoam-eristelevyn siivuista liimaamalla (Erikeeper) ja tasoitettu pikasilotteella (Tikkurila Presto). Valmis maastopohja on sivelty ruskeaksi akryylivärillä. Kiskojen kohdille on kiinnitetty 3-millimetristä äänieristysmattoa, joka on pohjamaalattu akryylivärillä sepelinharmaaksi.

Ohessa olisi kuvasarja lohkon rakennusvaiheista. Lohko odottaa tätä kirjoitettaessa kiskojen asennusta, jonka jälkeen pääsen aloittamaan varsinaisen maisemoinnin. Suunnittelin lohkon siten, että voin halutessani sijoittaa sen kirjahyllyyn dioraamaksi. Rungolla on pituutta 484 millimetriä ja leveyttä 324 millimetriä. Lohkon painoksi punnitsin 3,8 kilogrammaa.

- LOK

Lohkon runko mallattavana.jpg

Ojien viilaus.jpg

Runkopalojen maalaus.jpg

Lohkon runko koottuna.jpg

Maastopohjan rakennus.jpg

Maastopohjan tasoitus.jpg

Äänieristysmaton asennus.jpg

Kiskojen asennusta ja maisemointia odottava lohko.jpg

Edit: oikoluku.

[tv_tyyppi]

Siinäpä järeä ratkaisu ja kun mietin kuinka puu kieroutuu varsinkin ajan mittaan mitä ihmeellisimpiin muotoihin en ollenkaan ihmettele tällaista ratkaisua. Painokaan ei kovin pahalta vaikuta.
Joskus kulmarautaan törmänneenä joka ei ollut aivan suora ja siitä turhautuneena mietin, että ovatko nämä rautakaupan levyt sen verran tarkasti mitoitettuja, että rakenne pysyy suorassa? Ettei ole pientä liikettä niiden välillä jos sivut kuitenkin koostuvat useammasta palasta.
Aiotko jättää ruuvit näkyviin lohkon laidoille? Ja miten kiinnitys jos laittaa perään lisää samanlaisia lohkoja? Jäävätkö ruuvit lohkojen väliin miten?

[LOK]

↑ Rakentamani testilohko ei ole täydellinen suorakaide: Päätyjen ja kylkien kohtaamiskulmat ovat 90 asteen sijasta 89–91 astetta kulmaviivaimen ja suorakulman mukaan. Pienessä lohkoradassani tämä ei tosin ole välttämättä ongelma, kun lohkot voi muotoilla sopimaan naapureihinsa. Moduuleissa päätyjen kohtisuoruudesta poikkeaminen sitä vastoin tuottaisi ongelmia, kun moduulit eivät enää istuisikaan nätisti kaikkien eri moduulien kanssa. Reikälevyjen pituuksissa en ole havainnut eroja.

Kulmaraudat eivät siis ole täysin kohtisuoria, mutta lohkorakenne on liikkumaton: Jokainen kulmarauta ja reikälevy on kytketty naapureihinsa vähintään kolmella tiukalle kiristetyllä ruuvin ja mutterilla yhdistelmällä, mikä poistaa rakenteesta liikkumavarat ja natinat. Leikkasin maastopohjan alimman Finnfoam-palan lisäksi siten, että pääsen tarvittaessa jälkikäteen vielä kiristämään muttereita kiintoavaimella.

Ajatuksenani on mahdollisesti joskus valmistaa/valmistuttaa peitelevyt lohkojen kylkiin, jolloin ruuvien päät ja reikälevyt jäävät piiloon katseilta. Rakensin tämän lohkon ensisijaisesti testikappaleeksi, joten en vaivautunut piilottamaan lohkon rakennetta. Mikäli kokoan vastaavalla tekniikalla lisää lohkoja, niin mietin silloin tarkemmin, millä tekniikalla ja mistä materiaaleista teen peitelevyt.

Ajatuksenani on kehittää päädyt tulevissa lohkoissa sellaisiksi, että ruuvinkannat olisivat aina upotettuna oman päätyelementtinsä sisälle. Tässä lohkon demoversiossa halusin kuitenkin käyttää mahdollisimman helposti 3D-mallattavaa ja 3D-tulostettavaa rakennetta.

Tähän nykyiseen lohkoon liittyvistä naapurilohkojen päädyistä olisi suunnitelmana tehdä sellaiset, että nykyisen lohkon päädyt tunkeutuvat pari millimetriä naapurilohkojen kylkien alueelle. Naapurilohkojen päädyt olisi 3D-tulostettu sellaisiksi, että niissä olisi tilaa nykyisen lohkon ruuvinkannoille. Niissä ei siis olisi teräksistä reikälevyä omine ruuvinkantoineen hetimmiten vastassa, vaan uloimpana olisi 3D-tulostettu verholevy.

Ajattelin kytkeä lohkot toisiinsa kylkiensä kautta: Laitan lohkojen väliin kylkien sisäpinnoille pienet reikälevyt, jotka pulttaan kiinni kumpaakin lohkoon. Tällä tavoin veto kohdistuu lohkojen vahvimpiin osiin eli kylkilevyihin. Kylkien peitelevyihin pitäisi tällöin jättää poterot lohkojen kytkentäruuveja varten. Toinen kytkentävaihtoehto olisi, että kylkien päätyihin ruuvattaisiin toiset kulmaraudat ja näihin edelleen lohkoja yhdistävät ruuvit muttereineen.

[tv_tyyppi]

Vaikuttaa hyvin mietityltä. Kenties mahdollista teettää oikeankokoisia paloja reikälevyjen sijaan jos lähtee tekemään näitä suurempia määriä sekä etsiä oikeasti kohtisuoria kulmarautoja. (mittasin nyt pari tässä sattumalta pyörivää kulmarautaa ja jotkut vaikuttivat olevan aika tarkalleen 90 astetta)
Peitelevyt voisi ehkä tehdä perinteisesti (kevyestä) vanerista ja kiinnittää ne runkoon niihin liimatuilla magneeteilla. Saa helposti irrotettua eikä niitä muuten erityisemmin koske eli ei tarvitse olla kovin tukevasti kiinni.

[LOK]

↑ Peitelevyjen magneettikiinnitys on erinomainen idea: Levyt saa silloin helposti syrjään lohkojen liittämisen ja irrottamisen ajaksi. Lohkon omiin kylkiruuveihinkin pääsee tällöin helposti käsiksi, jos ne jostain syystä kaipaavat säätöä. Magneetitkaan ei paljoa maksa ja niitä saa lukuisissa eri mitoissa vaikkapa SP-Elektroniikalta. Kiitos ideasta!

Seuraavaan lohkoon voisi kieltämättä metsästää laadukkaampia kulmarautoja: Nämä testilohkon kulmaraudat ovat kaikkein edullisimpia rautoja (0,50 €/kpl), joissa ei ole kulmataitoksen lisäksi mitään lisävahviketta stabiloimassa taitosta. Täytyy vain kaupassa muistaa varmistaa, että laadukkaammissa kulmaraudoissa on nykyisten reikälevyjen kanssa yhteneväinen rei'itys, jotta ne saa sopimaan keskenään.

[lokomotiivi]

Tästä projektista olisi mukava lukea kokemuksia tulevaisuudessa. Hieman mietityttää rakenteen paino. Esim. tuollaiselle tavallisen kokoiselle 100 cm x 50 cm moduulin rungolle tulisi painoa noin kymmenen kiloa. Vaikka ei se paino aina niin merkitsevä ole.

[Jaska]

Pala on niin pieni, että saavutettu tukevuus saattaa riittää. Olen lueskellut, että esim. huonekaluputkesta hitsaamalla olisi näitä runkoja tehty vähän isompiinkin moduuleihin/lohkoihin. Itsessään styrofoam on sekin aika jäykkää ja kevyttä. Paljonko muuten metalliosat tulivat maksamaan? Pystyisikö päädyssä olevan tulosteen tekemään siten, että siihen saisi napsautettua raiteen tiukasti ja tarkasti paikalleen ilman erillisiä ruuveja?

[lokomotiivi]

Ajatuksena varmaan on, että lähes kuka tahansa pystyy kokoamaan edellä esitellyn rungon. Aika harva kuitenkin on hitsaustaitoinen ja muutenkin metallintyöstö ei kaikilta onnistu tai ole mahdollista. Joutuu siis teettämään rungon. Muovi ei ehkä ole paras mahdollinen noissa kohdistushommissa. Ei mahdollisesti kestä. Olikohan täällä veturitallissa esitelty tulostettu kohdistupala. En tähän hätään jaksa etsiä ketjua.

[LOK]

Paljonko muuten metalliosat tulivat maksamaan?

Motonetin kulmaraudat sekä pienet reikälevyt maksoivat 50 snt kappale ja kylkien suuret levyt 2 euroa kappale. Mutterit ja ruuvit myytiin kilohintaan ja niistä koitui noin 3 euroa maksettavaa. Lohkoni teräsrakenne kustansi siis 22 euroa.

Äänieristysmatto (Motonet) maksoi 4 euroa ja K-Raudan Finnfoam-levy (30 x 600 x 2500 mm) puolestaan 8,50 euroa. Matosta ja levystä riittää materiaalia viiteen vastaavan kokoiseen lohkoon. FDM-tulosteiden materiaalikustannus oli parin euron luokkaa (tehty kaverin 3D-tulostimella).

Pystyisikö päädyssä olevan tulosteen tekemään siten, että siihen saisi napsautettua raiteen tiukasti ja tarkasti paikalleen ilman erillisiä ruuveja?

Tarkoititko raiteen napsauttamisella 3D-tulosteeseen jonkinlaista rakennetta, jossa ratapölkytykselle olisi vaikkapa valmiit kolot Roco Trackbedin tapaan? Epäilen, ettei 3D-tulostimien tarkkuus (0,1 mm) riittäisi: rakenne jäisi helposti joko liian väljäksi tarkalle kohdistukselle tai sitten pölkyt eivät mahtuisikaan niille varatuille paikoilleen.

Käytin omassa demolohkossa raiteen kiinnitykseen ainoastaan vahvaa asennusliimaa (kuva alla). Lohkon suunnitteluvaiheessa mielessäni kävi, että ruuvaisin muovipäätyihin kiskojen alle messinkiruuvit, joihin olisin ankkuroinut kiskojen päät juottamalla. PLA-tulosteeseen olisi voinut mallintaa alkureiät ruuveille, mikä olisi helpottanut ruuvien kiertämistä paikalleen ja vähentänyt riskiä PLA-tulosteen murtumisesta (hauraampaa kuin SLS-tulostettu nailon). Päädyin lopulta kuitenkin kokeilemaan yksinkertaisinta ratkaisua.

Johtojen ujutus ja raiteen liimaus lohkoon.jpg

Lohkojeni rakentelu on tällä hetkellä jäänyt vain tähän yhteen demopalaan, joten en ole päässyt kokeilemaan käytännössä, miten tarkasti naapurilohkojen kiskonpäät osuisivat kohdilleen muutaman kasaus- ja purkamisvaiheen jälkeen. Pitäisi saada lisätilaa harrastukselle.