3D-tulostettu hihnapyörä ruohonleikkuriin

Sain kollegaltani maanantaina tehtäväksi mallintaa ja tulostaa hihnapyörän. Entinen hihnapyörä oli kuulemma laakeristaan hirttänyt kiinni ja hihna oli kaivautunut hihnapyörään tehden siitä ei-niin-pyöreän saatika toimivan. Asiahan täytyi tietenkin korjata. Alkuperäisessä hihnapyörässä laakeri oli upotettu muovin sisään, joten päätin tässäkin tehdä samoin, eli asentaa 3D-tulosteen sisään laakerin ennen kuin tuloste on valmis.

Mallikappaleeksi sain toisen, toistaiseksi ehjän mutta laakereiltaan kuluneen hihnapyörän sekä tietenkin uudet laakerit:

3D-mallinnus

Aloitin mallinnuksen yksinkertaisesti mittaamalla pyörän eri dimensiot sekä tekemällä kappaleesta aluksi digitaalisen version. 

Koska kappaleessa on ulokkeita tai reunoja, jotka tulostuvat tyhjän päälle, tarvitaan siihen tukimateriaali. Suunnittelinkin kappaleeseen suoraan tukimateriaalin, mikä näkyy kuvassa keltaisella.

Alkuperäisessä hihnapyörässä laakeri oli upotettu muovin sisään, joten päätin tässäkin tehdä samoin. Näin ollen mallinsin laakerille paikan kappaleen sisälle, mikä poikkileikkauksestakin voidaan nähdä:

Viipalointi mallille tapahtui Repetier-Host ohjelmassa ja asetukset olivat 0,2mm kerrospaksuus, seinämät 1,6mm, ala- ja yläosan seinämävahvuus 1,2mm ja 10% täyttö. Tulostusajaksi tuli noin 3,5h.

Laakerin asennukseen tarvittavat muutokset G-koodiin

Tulostin täytyy pysäyttää oikeassa kohtaa laakerin asennusta varten ja tämä tapahtuu helpoiten muokkaamalla G-koodia (eli viipalointikoodia).

Aluksi viipalointiohjelmalla etsitään se kohta, missä laakeripesän viimeinen kerros on tulostettu ja aletaan tulostamaan laakeripesän "kattoa". Kyseisestä kohdasta katsotaan, että mitä kerrosta ennen täytyy tulostus pysäyttää. Tässä mallissa se oli kerros numero 73.

Koodieditorilla (esim. minä käytin Programmer's Notepad 2:sta) etsitään kommentti "LAYER:73" ilman lainausmerkkejä:

Seuraavaksi ennen kuin mitään muuta G-koodia tulostimelle lähetetään, lisätään tulostimelle ja printterin hallintaohjelmalle alla olevat pseudokomennot:

  • Nosta tulostinpää ilmaan pois tieltä
  • Liikuta tulostusalustaa keskelle
  • Odota käyttäjän inputtia

G-koodilla ylläoleva asia tehdään seuraavasti:

;INSERT BEARINGS START (USING ABSOLUTE COORDINATES)
G1 F1200 X75.000 Y75.000 Z60.000 ;move head out of the way
M0 ;IDLE HOLD - OCTOPRINT SHOULD STOP HERE
;INSERT BEARINGS END

Koodin selitys ja rivien tarkoitus on alla:

  • Puolipiste aloittaa kommenttirivin ja kaikki puolipisteen jälkeen tulevat merkit ennen seuraavaa riviä ymmärretään kommenttina
  • G1-komento kertoo tulostimelle, että seuraavat parametrit koskevat hidasta liikettä (G0 on puolestaan nopea liike)
  • F1200 on liikkeen nopeus (mm/min)
  • X75.000 on tulostimen X-akselin keskikohta tällä tulostimella (miniFactory 3)
  • Y75.000 on tulostimen X-akselin keskikohta tällä tulostimella (miniFactory 3)
  • Z60.000 nostaa tulostuspäätä 60 millimetriä tulostuspinnan yläpuolelle
  • M0 kertoo tulostusohjelmalle että "älä tee mitään ennen kuin käyttäjä antaa luvan"

Laakerin asennus keskeneräiseen tulosteeseen

Pidin laakereita varmuuden vuoksi vielä pakkasessa että asennus tapahtuisi mahdollisimman hyvin (metalli kutistuu kylmässä), sillä 3D-mallin laakerin asennusreikä oli mitoitettu vain 0,2mm suuremmaksi kuin itse laakeri (viipalointiohjelmasta riippuen reikä voi olla juuri sopivan kokoinen, suurempi tai pienempi kuin 3D-mallissa).

Laakerit eivät aivan pudonneet koloonsa, vaan niitä piti hieman käsillä painaa. Asennus kuitenkin onnistui kohtalaisen hyvin ja tulostetta pystyi tämän jälkeen jatkamaan.

Tällaisessa keskeytetyssä tulostuksessa on aina se vaara, että asennus jää puolitiehen kun mitat eivät täsmää. Silloin tuloste menee uusiksi sopivien muokkausten saattelemana. Toinen piilevä heikkous on nimensä mukaisesti heikkous muovin kestävyydessä. Jos lämpötila laskee muovissa liikaa, uusi pursotettu muovikerros ei välttämättä fuusioidu "vanhan" muovin kanssa ja kappale on pysäytetystä kohdasta heikompi. Tätä voi kompensoida jonkin verran korkeammalla tulostuslämpötilalla ja pitämällä tauot niin lyhyenä kuin mahdollista.

Valmiit tulosteet tarttuvat tiukasti kiinni alustaan

Kun tulosteet olivat valmiita, yritin irrottaa kappaleita alustasta päällysosaa vääntämällä. Se oli virhe ja toinen kappaleista päätti hajota. Annoin kappaleiden hieman jäähtyä ja irrottelin ne alustasta nyt mattoveitsen avulla kappaleen alta. Rikkoutuneen osan kiinnitin uudestaan pikaliimalla, toivottavasti se pitää pintansa...

Tukimateriaalin irroituksen jälkeen kappaleet ovat tämän näköisiä. Vasemman puoleinen on samassa asennossa kuin tulostettaessa ja oikean puoleinen kappale on toisinpäin käännettynä. Kappaleesta huomataan hyvin että tukimateriaalin alta muovi on hieman tursuillut (tottakai, koska lähes tyhjän päälle on tulostettu), mutta ei niin pahasti mitä odotin ja itse asiassa siitä tuli yllättävän hyvä. Yläosan tulostuksen alkaessa lisätuuletin naksautettiin päälle ja sillä oli tähän kohtaan positiivinen vaikutus. Lisätuuletin auttaa tulostuspään suuttimesta ulos tullutta muovia jäähtymään ja jähmettymään nopeammin paikallensa.

Alla lopuksi vielä sivuprofiilikuva.

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *