3D-tulostuspalvelu

Julkaistu: perjantai 15.9.2017

Tulostuspalvelun tarkoituksena on tarjota harrastelijoille ja muillekin yksityishenkilöille suhteellisen edullista 3D-tulostuspalvelua. Alta löytyy yleistä tietoa palvelusta sekä käytetyistä menettelytavoista, sekä siitä mitä sinun kannattaa tietää ennen yhteydenottoa. Jos millään viitsit niin lue sivu ajatuksen kanssa läpi, mikäli haluat käyttää palvelua. Tämä vähentää lisätietojen kyselemisen tarvetta sekä nopeuttaa tekemistä kaikilla osapuolilla.

Tiedot perustuvat kokemukseen jo tulostetuista malleista ja sivuille päivitetään tietoja tulosteista, hinnoista sekä muista ominaisuuksista sitä mukaa kun yhteydenottoja tulee. Tarkoituksena on, että kaikille ei tarvitsisi erikseen selittää samoja asioita uudestaan ja uudestaan.

Tulostimet

Tulostuspalvelulla on käytössä 2 kpl 3D-tulostimia. Näistä valitaan aina tarkoitukseen soveltuvampi tulostin ja tarvittaessa voidaan tulostaa 2 suurehkoakin kappaletta yhtä aikaa.

miniFactory3 - tulostusalue 150x150x150 mm.
Anet A8 - tulostusalue 220x220x240mm

Molemmat tulostimet ovat FFF/FDM-tulostimia, eli muovia pursotetaan kuumasta tulostuspäästä alustalle kerros kerrokselta kunnes kappale on kokonaan tulostettu. Kuuma muovi fuusioituu alemman kerroksen kanssa muodostaen yhtenäisen muovikappaleen tulostimelle syötettyjen ohjeiden mukaisesti.

3D-tulostuksesta on selitetty jonkin verran myös wikipedian sivuilla: https://fi.wikipedia.org/wiki/Kolmiulotteinen_tulostus.

3D-mallin rajoitukset

Tulostuspalvelulla on tiettyjä fyysisiä rajotteita, jotka on hyvä ottaa huomioon:

  1. Käytössä on vain 1 suutin / tulostin.
  2. Mallin maksimikoko 220x220x240mm.
  3. Kappale tulostetaan yhdestä valitusta materiaalista kerrallaan. Monivärisiä tulosteita voidaan kyllä toteuttaa, mutta värin/materiaalin vaihto tapahtuu kerroksen vaihtuessa ja on manuaalinen työvaihe ja lisää hintaa. Esim. kappaleen alaosasta 5mm tulostetaan mustalla ja loput valkoisella.
  4. Tyhjän päälle ei voi tulostaa. Joskus tarvitaan tukimateriaalia ja tämä lisää luonnollisesti materiaalin kulutusta sekä hintaa. Toisinaan pienet tyhjän päälle tulostamiset eivät haittaa, jos mallissa esiintyy ns. "bridging" tai siltamuoto. Lue lisää bridgingistä Ultimakerin sivuilta.

Vaikka tulostimilla voidaan tulostaa erilaisia kappaleita, on 3D-tulostimilla edellä mainittuja yleisiä rajoituksia, jotka pätevät lähes kaikkiin tulostimiin.

Tulosteiden ominaisuudet

Materiaalit:
Tulostimen materiaalina käytetään PLA-muovia (polylaktidi), jota löytyy eri värisinä. Myös joustavaa (NinjaFlex) materiaalia sekä kovempaa käyttöä kestävää nylonia on mahdollista tulostaa. ABS-filamenttia löytyy myös. Lue materiaaleista lisää kohdasta "3D-tulostetun mallin käyttökohteet ja tulostusmateriaalien ominaisuudet" otsikon alta!

Tukimateriaalit:
Tukimateriaalina käytetään samaa materiaalia, kuin mikä tulostettavalla kappaleella on. Tukimateriaalin poisto ja jälkityöstö voidaan sopimuksen mukaan tehdä, mutta voit tehdä sen myös itsekin. Kappale pyritään yleensä tulostamaan ilman tukimateriaaleja, mutta aina se ei ole mahdollista. Tukimateriaalit luodaan ohjelmallisesti, ellei sinun 3D-mallissasi ole omia tukimateriaaleja jo olemassa. Mikäli näin on, niin kannattaa siitä mainita tilauksen yhteydessä.

Tulosteen tarkkuus:
Tulostimien suuttimien reikä on 0,4mm joten X/Y-suunnassa tätä tarkempaa yksityiskohtaa ei pysty tekemään. Kerrospaksuus Z-suunnassa voi olla 0.1 - 0.3mm. Pienempi kerrospaksuus tuottaa tarkemman tulostuksen, mutta on kalliimpi. Nopea prototyyppi kannattaa tulostaa 0.3mm tarkkuudella ja ns. standardiresoluutio on 0,2mm.

Kappaleissa esiintyvät reiät, seinämät ym. muodot saadaan tehtyä 0.1-0.2mm:n tarkkuudella, riippuen hieman kappaleen tulostusasennosta sekä kerrospaksuudesta.

3D-tulostettua kappaletta ei voi laadullisesti verrata paineruiskuvalettuun (eli muotissa tehtyyn) kappaleeseen ilman jälkityöstöä!

3D-tulostetun mallin käyttökohteet ja tulostusmateriaalien ominaisuudet (tärkeää, lue tämä!)

Vaikka 3D-tulostimella voidaan tehdä monia erilaisia kappaleita, kannattaa miettiä missä ympäristössä 3D-malli tulee toimimaan. Käyttöympäristö määrittelee useimmissa tapauksissa sen, mitä materiaalia kannattaa käyttää tai kokeilla ensin. Alle olen koittanut koostaa ajatuksia ja kokemuksia eri muovien käyttäytymisestä eri olosuhteissa ja käyttökohteissa.

Eniten käyttökohteessa vaikuttaa ympäristön lämpötila, koska eri muoveilla on eri lasisiirtymälämpötila. Kuumempi ympäristö vaatii käytettävältä materiaalilta tietenkin korkeamman siirtymälämpötilan. Siirtymälämpötila kertoo sen, milloin muovi alkaa menettämään jäykkyyttään ja siirtymään kohti pehmeämpää olomuotoa. Siirtymälämpötila on PLA ja ABS muovien kohdalla selvä juttu, mutta eksoottisimmilla polymeereillä tämä on hieman monimutkaisempi asia (lisää tietoa tästä linkistä). Joustavilla ja kumimaisilla materiaaleilla tämä arvo on negatiivinen.

Myös ympäristön muut tekijät vaikuttavat, kuinka kappaleet kestävät. Esimerkiksi auringonvalo, liuottimet, öljyt yms. vaikuttavat kappaleen toimivuuteen. Jos tulostettava kappale on tekemisissä edellä mainittujen elementtien kanssa, niin kannattaa mainita siitäkin.

Olen alle listannut materiaaleille sopivat käyttölämpötila-alueet perustuen lasisiirtymälämpötilaan sekä muihin lähteisiin ja kokemusperäiseen tietoon. Lisäksi on kerrottu lyhyesti itse materiaalista ja käyttöolosuhteista sekä käyttökohteista.

Huom! Alla oleviin tietoihin voi aina tulla muutoksia, riippuen siitä kuinka paljon kokemus lisääntyy aina kunkin materiaalin kohdalla.

PLA (Polylactid acid)

Siirtymälämpötila: 60-65 C°

Soveltuva käyttölämpötila tulostetulle kappaleelle: -30 ... 50 C°

Työpöytäkäytössä ja tavallisessa huonelämpötilassa tai kylmemmässä sopii useimmiten PLA-muovi. PLA on kovaa ja vahvaa muovia ja soveltuu sen vuoksi hyvin staattisiin sovelluksiin (eli ei-liikkuviin osiin). PLA kestää hyvin puristusta ja vetoa, mutta korkeissa lämpötiloissa kappale muokkautuu helposti käyttökelvottomaksi ulkoisten voimien ja lämpötilan vuoksi.

PLA on myrkytön, biohajoava ja sillä tavalla turvallinen muovimateriaali. PLA on myös yleisin ja halvin käytetyistä materiaaleista. PLA kestää hyvin erilaisia öljyjä, rasvoja ja liuottimia.

Käyttöolosuhteet: Normaalit sisätilat, ulkoilma lyhytaikaisesti, varastotilat, viileät, kuivat ja kylmät tilat. Ei kuumiin olosuhteisiin.

Käyttökohteita: Elektroniikka- ja laitekotelot, erilaiset muoviosat, koriste-esineet, erilaiset käyttöesineet (koukut, kahvat, tapit, lokerot, kipot, pullot, pitimet jne.), keittiövälineet (muotit, telineet, säilytys), lääketieteelliset applikaatiot, puutarhan maatuvat muoviosat jne.

Lisätietoa: Everything You Need To Know About Polylactic Acid (PLA), PLA Wikipedia, PLA Typical Properties, What is PLA,

ABS

Siirtymälämpötila: 105 C°

Soveltuva käyttölämpötila tulostetulle kappaleelle: -30 ... 85 C°

ABS-muovi on Lego-palikoiden rakennusaine. Jokainen, joka Legoja on joskus käyttänyt tietää kuinka ne kestävät tai eivät kestä. ABS-muovia käytetään tulosteissa silloin, kun vaaditaan mekaanista kestävyyttä ja suurempaa lämpötilaresistanssia kuin PLA-muovilla. ABS on hieman joustavampaa kuin PLA, mutta 3D-tulostettu ABS ei vastaa kestävyydessään ruiskuvalulla tehtyä kappaletta. Esimerkiksi monien autojen puskurit on tehty ABS-muovista.

ABS-muovi on öljypohjainen muovi, joten se on myös myrkyllistä ja tulostettaessa päästää myrkyllisiä höyryjä ympäristöön. Kuitenkaan sen käsittely kiinteässä olomuodossa ei aiheuta ihmiselle ongelmia, ellei ole eritysherkkä tai allerginen.

ABS-muovi ei kestä liuottimia (asetoni, muoviliuottimet) kovinkaan pitkään vaan alkaa hiljalleen "sulamaan" niiden vaikutuksesta.

Käyttöolosuhteet: Normaalit sisätilat, ulkoilma, varastotilat, viileät, kuivat ja kylmät tilat, lämpimät ja kuumat tilat (<85 C°). Rikkoutuu pakkasessa herkemmin.

Käyttökohteita: Elektroniikka- ja laitekotelot, erilaiset muoviosat, koriste-esineet, erilaiset käyttöesineet (koukut, kahvat, tapit, lokerot, kipot, pullot, pitimet jne.), lämpimien/kuumien kohteiden muoviosat.

Lisätietoa: Everything You Need to Know About ABS Plastic, What 3D printing materials can and should you use?, 3D Printer Buyers Guide,

Taulman Bridge Nylon

Siirtymälämpötila: 52 C°

Soveltuva käyttölämpötila tulostetulle kappaleelle: -30 ... 120 C°

Nylon-materiaalilla on ABS-muovia parempi kestävyys ja se toimii vielä kuumemmissa olosuhteissa. Mekaaninen kestävyys on nylonilla erinomainen, vaikkakin se on hieman meltompaa kuin ABS. Nylon soveltuu hyvin jonkin verran enemmän joustavuutta vaativiin kohteisiin, sekä kohteisiin missä kappale joutuu mekaanisen hankauksen kohteeksi. Nylon-nauhoja on olemassa montaa eri sorttia, mutta tällä hetkellä käytöstä löytyy vain Bridge Nylonia.

Nylonin ominaisuuksiin kuuluu myös ilmankosteuden absorbointi, eli se imee itseensä jonkin verran vettä ilmasta. Tämä ei välttämättä ole mikään ongelma kappaleessa, mutta se on hyvä tiedostaa. Ilmankosteus on suurin ongelma kappaletta tulostettaessa ja tätä materiaalia käytettäessä voi "tulostusaika" venyä pitkäksi, koska tulostusnauhaa täytyy kuivattaa uunissa ennen tulostusta.

Bridge Nylon on resistantti suurimmalle osalle kemikaaleja, paitsi kloorille, bromille ja joillekin kerosiineille.

Käyttöolosuhteet: Normaalit sisätilat, ulkoilma, varastotilat, viileät, kuivat ja kylmät tilat. Erittäin kuumat ympäristöt (~100 C°).

Käyttökohteita: Elastiset saranat, hammasrattaat, puslat, laakerit, liukupalat, nippusiteet jne.

Lisätietoa: Taulman3D, 3D Printer Buyers Guide, Printing with Nylon, 3D printing nylon filament, Literally unbreakable Taulman3d Bridge Nylon review

NinjaFlex (TPU)

Siirtymälämpötila: -35 C°

Soveltuva käyttölämpötila tulostetulle kappaleelle: -30 ... 60 C°

NinjaFlex kuuluu termoplastisien polyuretaanien (TPU) ryhmään ja on kumimainen, venyvä ja joustava filamentti. Siirtymälämpötila on -35 C°, mikä tarkoittaa sitä että kappaleen elastisuus säilyy lämpötilan ollessa tätä suurempi. Yläraja puolestaan kappaleen elastisuuden ja deformaation välillä on jossain 60-100 asteen kieppeillä, riippuen aivan kappaleeseen kohdistuvista voimista.

NinjaFlex ei liukene juuri mihinkään, mutta valmistajan mukaan sitä ei suositella käytettäväksi kohteissa, jotka ovat veden kanssa tekemisissä pitkiä aikoja. Tästä ei ole kuitenkaan tällä hetkellä tämän tarkempaa tietoa.

Käyttöolosuhteet: Normaalit sisätilat, ulkoilma, varastotilat, viileät, kuivat ja kylmät tilat. Ei kuumiin olosuhteisiin.

Käyttökohteita: Saumat ja tiivisteet, plugit, suojakumit, kumipyörät ja -tassut, jne.

Lisätietoa: NinjaFlex Dos and donts, NinjaFlex Overview, https://ninjatek.com/, 3D printing using NinjaFlex filament

Oman 3D-mallin toimitus tulostuspalveluun

Ennen kuin lähetät mallin tulostettavaksi, olisi hyvä että olet mallissasi ottanut huomioon muutaman seikan tulostukseen liittyen, niistä on kerrottu lisää tässä linkissä: http://www.hutasu.net/3d-tulostus/3d-mallien-suunnittelu-tulostusta-varten/.

Kun olet saanut mallin mielestäsi valmiiksi, ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella. Voit ladata mallin esimerkiksi thingiverseen (vaatii rekisteröitymisen) tai muuhun pilvipalveluun, mistä se on minulla helppo ladata. Pienet tiedostot voit lähettää sähköpostitse yhteydenoton ja vastauksen saamisen jälkeen.

Kustannukset

Tulosteiden hinta muodostuu materiaalikustannuksista, tulostimen käyttöajasta sekä 2 €:n aloituskustannuksesta sekä muista materiaalikuluista joita tulostamisesta tulee. Keskimäärin tulosteiden hinta on pyörinyt noin 20-30 euron paikkeilla, koska mitään todella suuria tulosteita ei ole asiakkaille vielä tarvinnut tehdä.

Kustannukset ovatkin hyvin kappalekohtaisia, joten mitään yksittäistä nyrkkisääntöä ei voi sanoa muuta kuin sen, että tulostusmateriaali maksaa noin 0,5-1,5 euroa/metri (materiaalista riippuen).

Kustannuksia pystyy arvioimaan monilla eri palveluilla jo ennakkoon, mutta hinta-arvion sekä muuta yleistä tietoa sinun kappaleestasi hutasu.net antaa ilmaiseksi joka tapauksessa.

Yleisenä nyrkkisääntönä on, että jos saat kappaleen ostettua kaupasta, niin pääset halvemmalla. 3D-tulostusta kannattaakin harkita silloin, kun kappaletta ei ole muutoin mahdollista valmistaa tai mallia ei ole olemassa muuten kuin virtuaalisena.

Esimerkkejä 3D-tulosteista

Alta näet lopuksi muutamia esimerkkejä tulosteista, joita on asiakkaille tehty. Tässä ei ole läheskään kaikki mitä on tullut tehtyä.

Ruohonleikkurin hihnapyörä Nylonista. Asiakas toimitti laakerin, joka upotettiin malliin tulostuksen aikana.
Fidget spinnereitä asiakkaan mallitoiveen mukaisesti. Asiakas toimitti laakerit. PLA.
Raspberry Pi 3 kotelo. PLA.
Pepino kolmipyörän jalkatuet rikkoutuneiden tilalle. PLA.
Matkalaukun pohjasta puuttuvan nupin tilalle varaosa. PLA.
Ohjelmointiadapteri piirilevyjen ohjelmointiin tuotannossa. PLA.

Yhteydenotot

Mikäli kiinnostuit palvelusta ja sinulla on tarve 3D-tulostetulle kappaleelle, ole hyvä ja ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella. Täytäthän lomakkeen kaikki kohdat, kiitos!