{"id":113,"date":"2018-07-05T11:36:04","date_gmt":"2018-07-05T11:36:04","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=113"},"modified":"2021-03-24T12:35:38","modified_gmt":"2021-03-24T12:35:38","slug":"muotit-ja-3d-tulostus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/07\/05\/muotit-ja-3d-tulostus\/","title":{"rendered":"Muotit ja 3D-tulostus"},"content":{"rendered":"

Savonian LIVA (Lis\u00e4\u00e4v\u00e4 Valmistus Pohjois-Savossa) \u2013hankkeen aikana on tutkittu ja kokeiltu valumuottien tekoa useille eri materiaalille ja eri k\u00e4ytt\u00f6tarkoitusten yhteydess\u00e4. Betoniin liittyv\u00e4st\u00e4 tutkimuksesta kirjoitettiinkin aiemmassa blogikirjoituksessa (https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/06\/07\/3d-tulostettujen-betonivalumuottien-testaus-ja-tulokset\/<\/a>).<\/p>\n

Muottien 3D-tulostusta pienempiin k\u00e4ytt\u00f6kohteisiin tutkittiin hankkeessa kolmella eri menetelm\u00e4ll\u00e4: jauhepetitekniikka (Powder bed Fusion), materiaalin pursotus (Material Extrusion) sek\u00e4 nesteen fotopolymerisointi (Vat photopolymerization). Muotin valmistuksessa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4 3D-tulostusmenetelm\u00e4 valitaan yleens\u00e4 muotin koon sek\u00e4 tarkkuuden perusteella. Yleisesti ottaen menetelmien tarkkuus ja tulostusalueen koko kulkee seuraavasti, alkaen pienimm\u00e4st\u00e4 ja tulostusj\u00e4ljelt\u00e4\u00e4n tarkimmasta: nesteen fotopolymerisointi, jauhepetitekniikka, materiaalin pursotus.<\/p>\n

Nesteen fotopolymerisointi mahdollistaa pienet ja tarkat yksityiskohdat ja sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4nkin yleisesti mm. korumuottien valmistuksessa. Jauhepetitekniikan etuna on useiden \u201dpienest\u00e4 keskikokoiseen\u201d kokoluokan kappaleiden tulostus kerralla ilman tukirakenteiden tarvetta ja pursottavan menetelm\u00e4n etuna puolestaan suurien kappaleiden valmistus. (Suuria kappaleita voi valmistaa muottik\u00e4ytt\u00f6\u00f6n my\u00f6s sidosaineen ruiskutukseen perustuvalla hiekkatulostuksella, mutta kyseisi\u00e4 laitteita on harvassa, Suomessa vain yksi kappale Hetitec Oy:ll\u00e4.)<\/p>\n

Pienemm\u00e4n kokoluokan muotinvalmistusta kokeiltiin sek\u00e4 silikonisille tuotteille ett\u00e4 silikonisille muoteille, joita k\u00e4ytettiin kipsivalujen valmistuksessa. 3D-tulostuksen hy\u00f6dynt\u00e4minen sek\u00e4 suoraan osien valmistuksessa ett\u00e4 muottien valmistamisessa mahdollistaa monimutkaistenkin rakenteiden valmistamisen edullisesti. Kipsivalut on hyv\u00e4 tehd\u00e4 elastiseen materiaaliin koska kipsi kovettuessaan tarrautuu lujasti kiinni kovaan muottimateriaaliin. 3D-tulostusmateriaalia l\u00f6ytyy my\u00f6s joustavana, mutta silikonista valettu muotti on helppo valmistaa ja antaa pieniss\u00e4kin kuvioinneissa hyv\u00e4n toiston valuihin.<\/p>\n

Seuraavaksi esitell\u00e4\u00e4n lyhyesti muutamia k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n esimerkkej\u00e4 LIVA \u2013hankkeessa toteutetuista soveltuvuustesteist\u00e4\/demonstraatioista 3D-tulostuksen k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 muottien ja silikonimuottien valmistuksessa.<\/p>\n

Testi A: komponentti, jossa on silikonista valmistettu paisuva osa. <\/strong><\/p>\n

Kyseinen osa muodostuu runko-osasta, sek\u00e4 siihen liitett\u00e4v\u00e4st\u00e4 paisunta-osasta. Paisunnan maksimim\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 voi muuttaa vaihtamalla paisunta-osan. Sek\u00e4 laitteen runko-osa, ett\u00e4 silikoniosan muotti valmistettiin 3D-tulostamalla PLA-filamentista.<\/p>\n

\"\"
Kuva 1. Kaksiosainen komponentti, jossa silikoni toimii paisuvana osana.<\/figcaption><\/figure>\n
\"\"
Kuva 2. Silikoniosan valmistuksessa k\u00e4ytetyn muotin rakenne<\/figcaption><\/figure>\n

Avonainen silikonirakko puristettiin laipalla kiinni runko-osaan ja valmistettu rakenne toimi suunnitellulla tavalla.<\/p>\n

Testi B: Harjoitusl\u00e4\u00e4kkeiden valmistus hoitoalan koulutusta varten<\/strong><\/p>\n

Terveysalan koulutuksessa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n erilaisia harjoitustabletteja. Tutkittiin, l\u00f6ytyisik\u00f6 harjoitustablettien valmistamiseen edullinen ja helppo tapa. Alustavien testien perusteella p\u00e4\u00e4dyttiin siihen, ett\u00e4 muottien k\u00e4ytt\u00e4minen on edullinen ja helppo tapa valmistaa haluttuja kappaleita. 3D-tulostamisen k\u00e4ytt\u00e4minen muottien valmistuksessa mahdollistaa helpon r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6innin. Tarpeena on pieni\u00e4 sarjoja useista eri kokoisista, muotoisista ja v\u00e4risist\u00e4 tableteista.<\/p>\n

Muotin keernan 3D-tulostustekniikaksi valikoitui nesteen fotopolymerisointi sill\u00e4 kyseess\u00e4 on pienten ja geometrialtaan tarkkojen kappaleiden valmistus. Valmistusmateriaaliksi valikoitui kipsi, sill\u00e4 testeiss\u00e4 0,2 mm leveys ja syvyys toistuivat kipsiss\u00e4 tarkasti.<\/p>\n

Valmistusprosessi oli seuraava:<\/p>\n

    \n
  1. 3D-mallinnetaan halutut muodot \u201dpilleritangoksi\u201d, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n muotissa keernana<\/li>\n
  2. Valmistetaan keerna Formlabs Form2+ 3D-tulostimilla<\/li>\n
  3. Sijoitetaan keerna valuastiaan, ja valetaan silikonimuotti<\/li>\n
  4. Halkaistaan silikonimuotti ja poistetaan keerna<\/li>\n
  5. Valetaan kipsist\u00e4 kappaleet<\/li>\n
  6. Kipsin kuivuttua puretaan kappaleet muotista<\/li>\n<\/ol>\n
    \"\"
    Kuva 3. Keerna 3D-mallina solidworksissa sek\u00e4 3D-tulostettuna kappaleena<\/figcaption><\/figure>\n
    \"\"
    Kuva 4. Sopivan silikonimuotin valmistusta kokeiltiin useilla eri toteutustavoilla<\/figcaption><\/figure>\n
    \"\"
    Kuva 5. Lopputuotteessa n\u00e4kyy testauksen t\u00e4ss\u00e4 vaiheessa viel\u00e4 joitakin ilmakuplia<\/figcaption><\/figure>\n

    Alustavat tulokset n\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t lupaavilta. Haasteena ovat viel\u00e4 jossain m\u00e4\u00e4rin kipsivalussa esiintyv\u00e4t ilmakuplat joista p\u00e4\u00e4st\u00e4\u00e4n todenn\u00e4k\u00f6isesti eroon sopivasti asemoitujen keernojen ja alipainepumpun avulla. Testausta jatketaan eri geometrioiden ja materiaalin seossuhteiden osalta.<\/p>\n

    Testi C: \u201dKoeiho\u201d lapsen keskivartaloa kuvaavaan phantomiin<\/strong><\/p>\n

    Viimeisin testi liittyi Sense4Health -yrityksen kanssa teht\u00e4v\u00e4\u00e4n tutkimukseen, jossa tutkittiin 3D-tulostuksen mahdollisuuksia lapsen hengitysphantomin valmistamisessa. Testissa valmistettiin phantomin p\u00e4\u00e4lle silikonista valettu testi-iho. Koska kyseess\u00e4 oli phantomin p\u00e4\u00e4lle tuleva \u201dkuori\u201d, vaati kappaleen valmistaminen valamalla kaksi muottia ja keernan.<\/p>\n

    Torso valmistettiin vapaasti ladattavissa olevalla \u201dMake human\u201d ohjelmalla. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen mallitiedostoa muokattiin Solidworks \u2013suunnitteluohjelmalla, jossa valmistettiin muokatun mallitiedoston perusteella muotit sek\u00e4 keerna.<\/p>\n

    \"\"
    Kuva 6. Muotit suunniteltiin Solidworksilla<\/figcaption><\/figure>\n

    Koska tulostettava kappale oli hieman suurempi, valmistettiin muotit ja keerna Savonian suurimmalla pursottavalla tulostimella (German RepRap X1000). Selk\u00e4 ja etupuolen muotteihin meni keernoineen tulostusaikaa noin 33 tuntia ja materiaalia 1,7 kg.<\/p>\n

    \"\"
    Kuva 7. Muotit, keerna ja valmis tuote phantomin p\u00e4\u00e4ll\u00e4. Ihon l\u00e4pi kuultava luuranko valmistettiin sekin 3D-tulostamalla.<\/figcaption><\/figure>\n

    Testauksen perusteella voidaan todeta, ett\u00e4 3D-tulostus tuo runsaasti mahdollisuuksia silikonimuottien ja -kappaleiden valmistuksessa. Se mahdollistaa entist\u00e4 nopeammat ja iteratiiviset tuotekehityssyklit soveltuen paremmin \u201djuuri oikeaan tarpeeseen\u201d (JOT) tuotantofilosofian mukaiseen tuotantoon.<\/p>\n

     <\/p>\n

    Petri M\u00e4kel\u00e4
    \nProjektity\u00f6ntekij\u00e4
    \nSavonia-ammattikorkeakoulu, LIVA \u2013hanke<\/p>\n

    Antti Alonen
    \nTKI-asiantuntija
    \nSavonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Savonian LIVA (Lis\u00e4\u00e4v\u00e4 Valmistus Pohjois-Savossa) \u2013hankkeen aikana on tutkittu ja kokeiltu valumuottien tekoa useille eri materiaalille ja eri k\u00e4ytt\u00f6tarkoitusten yhteydess\u00e4. Betoniin liittyv\u00e4st\u00e4 tutkimuksesta kirjoitettiinkin aiemmassa blogikirjoituksessa (https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/06\/07\/3d-tulostettujen-betonivalumuottien-testaus-ja-tulokset\/). Muottien 3D-tulostusta pienempiin k\u00e4ytt\u00f6kohteisiin tutkittiin hankkeessa kolmella eri menetelm\u00e4ll\u00e4: jauhepetitekniikka (Powder bed Fusion), materiaalin pursotus (Material Extrusion) sek\u00e4 nesteen fotopolymerisointi (Vat photopolymerization). Muotin […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":121,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20,1],"tags":[],"class_list":["post-113","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-liva","category-uncategorized"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4267"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=113"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":996,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113\/revisions\/996"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/121"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=113"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=113"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=113"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}