Gb-vaunu valmismallin alustasta ja 3D-tulosteosista (H0)
Lähetetty: 28.01.2023 15:39
Kaappieni kätköissä on lojunut pitkään ulkomaisia H0-valmismalleja muistona pienoisrautatieharrastukseni alkuajoilta. Mallit ovat lapsuusvuosien leikkien ja huonon säilytyksen johdosta kulahtaneet esittelykelvottomiksi, joten päätin uusiokäyttää vanhoja mallejani suomalaisen pienoisrautatiekaluston alustoina. Mallien uusiokäytön yhteydessä minulle tarjoutui myös mahdollisuus testata itselleni uusia tapoja valmistaa pienoismallien osia.
Ensimmäiseksi muutostyön kohteeksi valitsin aikoinaan Pikon aloituspakkauksen mukana tulleen korkealaitaisen avotavaravaunun, jonka akseliväli ja pyöräkertojen kiinnitys vastasivat suomalaisissa Gb-sarjan tavaravaunuissa käytettyä alustaa. [viitteet 1 ja 2] Leikkien tuoksinnassa Pikon vaunu oli menettänyt lähes kaikki jarrutönkät toisen pyöräkertansa ympäriltä, mutta tätä vauriota oli mahdollista käyttää hyödyksi: VR:n kirjavaan Gb-sarjaan sisältyi vaunuja (numerot 59000-59999), joissa ainoastaan vaunun toinen pyöräkerta oli varustettu jarrutönkillä. [viitteet 2 ja 3] Pikon tavaravaunu oli täten luontevaa muuntaa 59xxx-sarjan Gb-vaunuksi. Kyseisen sarjan vaunut on valmistettu vuosina 1943-1944 Saksan miehittämässä Puolassa ja toimitettu ilmajarruttomina Suomeen. [viite 3a] Vaunuilla paikattiin sota-ajan kalustopulaa. [viite 3b]. Kyseisen Gb-sarjan vaunuja liikkui VR:n kaupallisen liikenteen käytössä ainakin 1970-luvun alkuvuosiin saakka [viiteet 2 & 4].
Viitteet
1. Valtionrautatiet, Koneteknillinen toimisto, Gb-vaunujen merkintäpiirros numero 21762 (hyväksytty 20.12.1948). Piirroksen julkaisija: Rautatiearkisto, Eljas Pölhö, https://rautatiearkisto.info/epolho/Yht ... G_4288.JPG (viitattu 28.1.2023).
2. Vaunut.org, valokuva, http://vaunut.org/kuva/48046 (viitattu 28.1.2023).
3. Rautatiehallitus, Valtionrautatiet 1937–1962 -kirja, Valtioneuvoston kirjapaino, Helsinki, 1962, sivut a) 327–331 b) 58–60.
4. Vaunut.org, valokuva, http://vaunut.org/kuva/152454 (viitattu 28.1.2023).
Valmismallin vaurioiden korjaus ja vaunun purkaminen aihioksi
Gb-vaunun rakentaminen alkoi vaunualustan pikkuvaurioiden korjauksella: Pikon vaunusta oli jarrutönkkien lisäksi irronnut pari laakeripesän pultinpäätä, jotka rakensin vaunuun uudelleen Erikeeper-liimasta (kuva 1): Kasasin teroitetun tulitikun kärjellä pienet määrät liimaa kadonneiden pultinpäiden kohdille, minkä jälkeen annoin liimatippojen kuivahtaa vajaan 10 minuutin ajan. Lisäsin kuivahtaneiden liimatippojen päälle uuden kerroksen liimaa, jolloin sain hallitusti kasvatettua pultinpään korkeutta. Saavutin oikean korkeuden kolmella päällekkäisellä liimakerroksella.
Pulttijäljitelmien korjauksen jälkeen oli aika purkaa vaunu (kuva 2). Vaunun koria ja alustaa yhdessä pitävän liimauksen sain purettua pienellä lattapääruuvimeisselillä varovasti kampeamalla. Korin irrotuksen jälkeen taivutin lenkkikytkimiä paikallaan pitäneet väkäset suoriksi, jolloin sain irrotettua sekä lenkkikytkimet että lattaraudan aluskehyksestä. Ujutin samalla lattaraudan alla sijainneet pyöräkertojen kiinnitysraudat irti aluskehyksestä.
Hyödynsin puretusta Pikon vaunusta Gb-vaunuuni aluskehyksen, alkuperäiset lenkkikytkimet sekä pyöräkertojen kiinnitysraudat, joissa oli sopivasti valmiit ruuvinreiät vaunukopan asentamista varten. Aluskehyksestä jäi loppupeleissä tosin melko vähän näkyville Gb-pienoismalliin, sillä aluskehys oli pari millimetriä Gb-vaunun aluskehystä lyhyempi. Alkuperäisiä puskinpalkkeja ei tämän vuoksi voinut hyödyntää Gb-pienoismallissa, minkä lisäksi aluskehyksen puskimet ja astimet olisivat olleet väärää mallia. Poistin alkuperäiset puskimet ja astimet aluskehyksestä askarteluveitsen ja hienon vesihiomapaperin avulla.
Vaunualustaan täytyi vielä valmistaa reiät tulevia kiinnitysruuveja varten: Pitelin pinseteillä pientä naulaa kynttilän liekissä, jonka jälkeen painoin vaunualustaan pienet alkureiät tulikuumalla naulalla. Muodostuneet alkureiät avarsin lopullisiin mittoihinsa pyöreällä timanttiviilalla (kuva 3).
Gb-kopan mallinnus ja kokoaminen
Vaunun purkamisen jälkeen aloin suunnitella Pikon vaunualustan ylle istuvaa Gb-koria (kuva 4). Halusin tämän projektin yhteydessä kokeilla FDM-tulostusta (Fused Deposition Modeling) pienoismalliosien valmistukseen, minkä johdosta piirsin Gb-vaunun korin päätyseinät, kyljet ja kattopalat erillisiksi osikseen. Kopan ja katon osittamisen ansiosta sain 3D-tulostettua Gb-vaunun näkyvät pinnat pinnanlaadun kannalta parhaimmassa mahdollisessa tulostusasennossa ja ilman ylimääräisiä tukirakenteita. Kahvojen ja otetankojen asennusta varten mallinsin seinämäpaloihin valmiit alkureiät. Suunnittelin Gb-pienoismallini esittämään 1970-luvulla valokuvattua yksilöä 59194 [viite 2], minkä johdosta varustin vaununi mm. vaakalaudoitetuilla ovilla sekä levypyöräkerroilla. Kuva 5 esittelee Gb-tavaravaunujeni koppiin tulostettuja seinä- ja kylkipaloja.
Päätyseinien ja kylkien välisten liitosten vahvistamiseksi tulostin kopan sisälle pieniä kolmiomallisia särmiöitä 4 kappaletta saumakohtiin kiinnitettäviksi.
Gb-vaununi koppa lepää vaunualustan päällä kahden FDM-tulostetun poikkivahvikkeen varassa. Vahvikepaloissa on tilat sekä valmiit reiät kopan ja alustan kiinnityksestä vastaaville ruuveille. Samat ruuvit kiinnittävät myös pyöräkertojen kiinnitysraudat vaunualustaan.
Seinä- ja kattorakenteiden sekä niihin liittyen vahvikkeiden ohella valmistin myös jarruvivun, savutorven sekä astinlenkit FDM-tulostimella.
3D-tulosteiden valmistuksen jälkeen liitin PLA-muovista tulostetut kylki- ja päätypalat toisiinsa. Käyttämäni 3D-tulostuslanka sisälsi PLA-muovin lisäksi pieniä määriä jotain asetoniin liukenevaa muovia, mikä mahdollisti osien liittämisen toisiinsa asetonilla: Sivelin yhteen liitettäville pinnoille pensselillä asetonia, jonka jälkeen painoin liitettävät osat toisiinsa. Asetonin ansiosta osat fuusioituivat sekunneissa tiukasti toisiinsa ilman liimapurseiden vaaraa. Asetonin annostelun kanssa sai tosin olla tarkkana, sillä liiallinen määrä asetonia pehmensi osat muodottomiksi. Lisäksi osat oli painettava heti tarkasti toisiaan vasten, sillä asetonin yhdistämiä PLA-osia ei olisi saanut enää siististi irti toisistaan. Yhdistin kattopalan puolikkaat samalla tekniikalla toisiinsa.
Huom! Yleensä 3D-tulostimille myytävä PLA-lanka ei ole asetoniin liukenevaa: PLA-osien yhdistelyyn tarvitaan normaalisti muoviliimaa.
Seinien ja päätyjen yhdistelyn jälkeen sovitin kattopalan paikoilleen ja käänsin katolla varustetun kopan ylösalaisin. Asettelin kopan kulmavahvikkeet yksi kerrallaan paikoilleen katon sisäpintaa ja sisänurkkaa vasten, jonka jälkeen fuusioin ne asetonilla kiinni nurkkiinsa. Asetonin annostelussa sai olla tarkkana, jottei asetoni liittäisi kattoa ja seinämiä toisiinsa: Gb-vaunun katto on helpompi maalata ja hiekoittaa erillisenä osana.
Kulmavahvikkeiden kiinnittämisen jälkeen poistin kattopalan ja kokosin Gb-kopan vaunualustansa päälle, jotta sain kopan sisälle asetettavat tukirakenteet ruuveineen tarkasti haluamilleni paikoille. Sivelin tämän jälkeen asetonia tukirakenteiden sekä kopan sisäseinien rajapinnoille, jolloin myös tukirakenteet fuusioituivat siististi kopan kylkipaloihin kiinni (kuva 6). Asetonin kuivuttua irrotin kopan vaunualustasta osien maalausta varten.
Puskimet
Valmistin Gb-vaununi varsipuskimet SLA-tulosteista sekä porakoneella sorvatuista nupinauloista. Päädyin puskimien runkojen kohdalla käyttämään tarkempaa SLA-tulostusta, jotta sain mallinnettua puskimien runkoihin kuuluvat kiinnityspultit. SLA-tulosteet ovat kuitenkin herkästi särkyviä, minkä vuoksi valmistin puskimen varren ja puskinlevyn teräksisestä nupinaulasta. Sorvattu naula on katkaistu sopivaan mittaan ja ujutettu SLA-tulosteen läpi. Naulan varren pää toimii täten puskimen liimapintana, kun puskin kiinnitetään vaunun koppaan. Puskimen SLA-tulostettuun osaan ei tällä tavoin kohdistu rasitusta valmiissa pienoismallissa. Naula ja SLA-tuloste pysyvät toisissaan kiinni liimalla. Kuvan 7 sarja esittelee lyhyesti puskinten valmistuksen työvaiheita.
Mallasin puskimet siten, että niiden pituus vastaa tiukasti toisiinsa kytkettyjen vaunujen puskinpituuksia. Tämä estää jyrkissä kaarteissa kontaktit naapurivaunujen puskimiin sekä niistä johtuvat suistumiset. Sopiva puskinpituus on riippuvainen valitusta minimikaarresäteestä sekä käytetystä vaunualustasta ja kytkimestä.
Kirjoitus jatkuu muutaman päivän kuluttua, kun saan loput kuvat ja tekstit valmiiksi.
EDIT 4.2.2023: kopan suunnitteluosioon lisätty maininta esikuvasta.