{"id":1179,"date":"2021-12-11T14:16:04","date_gmt":"2021-12-11T11:16:04","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=1179"},"modified":"2021-12-21T11:30:58","modified_gmt":"2021-12-21T08:30:58","slug":"3d-tulostusta-robotilla-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2021\/12\/11\/3d-tulostusta-robotilla-2\/","title":{"rendered":"3D-tulostusta robotilla 2"},"content":{"rendered":"\n

Savonia-ammattikorkeakoulussa otettiin k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n vuoden 2021 alussa cead robotextruder -robottitulostusp\u00e4\u00e4 KUKA KR-120 2700 -robottisolussa. Robottitulostuksen toimintaperiaatteista ja robottisolusta on kerrottu aiemmassa blogikirjoituksessa, joka l\u00f6ytyy seuraavan linkin takaa: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2021\/11\/16\/3d-tulostusta-robotilla\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

T\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa kerrotaan robottitulostuksesta ceadin tulostusp\u00e4\u00e4ll\u00e4 ja solun k\u00e4ytt\u00f6\u00f6notosta kahden esimerkkitapauksen avulla. Kuvatut esimerkit liittyv\u00e4t robottisolun k\u00e4ytt\u00f6\u00f6nottoon sek\u00e4 vuodenvaihteessa julkaistavaan opinn\u00e4ytety\u00f6h\u00f6n (Sauli Sormunen, \u201dRobottitulostuksen hy\u00f6dynt\u00e4minen rakennusalalla\u201d). Kummankin esimerkin tapauksessa tulostettavien kappaleiden geometriat luotiin Autodesk Fusion 360 ohjelmassa ja tulostuspolku generoitiin robodk:n kautta. Projektien v\u00e4liss\u00e4 robottisolu vaihtoi paikkaa josta johtuen mm. j\u00e4\u00e4hdytykseen liittyv\u00e4t ratkaisut poikkesivat toisistaan. Ensimm\u00e4isen case-tapauksen tulostuksessa kukan robottisolun k\u00e4ytt\u00f6\u00f6notto oli viel\u00e4 kesken, joten samalla kertaa opeteltiin solun k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 ja tulostusprosessin toimintaa.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 1: Sauli Sormunen tutki opinn\u00e4ytety\u00f6ss\u00e4\u00e4n cead-robottitulostup\u00e4\u00e4n ja upm formi \u2013puukuitugranulaatin k\u00e4ytt\u00e4mist\u00e4 rakennusteollisuuden k\u00e4ytt\u00f6kohteissa.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Tulostus<\/strong>alustan <\/strong>rakentaminen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Testauksen alussa tulostusalusta (tai sen puute) aiheutti p\u00e4\u00e4nvaivaa. Valmistajalla ei ollut hankintavaiheessa viel\u00e4 tarjolla tulostusalustaa, mutta sen puute ei valmistajan mukaan haitannut asiaa. Tulostusalustana k\u00e4ytettiin valmistajan ohjeiden mukaan eurolavan p\u00e4\u00e4lle ruuvattua vaneria. Tuloste ei luonnollisestikaan tartu tasaiseen \u201dkylm\u00e4\u00e4n\u201d vaneriin hyvin kiinni, joten ensimm\u00e4isten kerroksien aikana tuloste jouduttiin kiinnitt\u00e4m\u00e4\u00e4n niittaamalla kiinni alustaan. Niittaus todettiin manuaaliseksi ja robottitulostusprosessin kannalta turhaksi vaihtoehdoksi ja se haluttiin korvata sellaisella vaihtoehdolla joka ei vaatisi k\u00e4sity\u00f6t\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

Korvaavaksi ratkaisuksi p\u00e4\u00e4dyttiin suunnittelemaan erillinen tulostustaso, jonka suunnittelussa kiinnitettiin huomiota paitsi tulosteen tarttumiseen alustaan, my\u00f6s sen irrotustarpeeseen tulostuksen j\u00e4lkeen. Lopputuloksena syntyi vanerista leikattujen eri paksuisten- sek\u00e4 levyisten suikaleiden ryhditt\u00e4m\u00e4 taso, jonka ensimm\u00e4inen versio oli kiinnitetty eurolavaan.<\/p>\n\n\n\n

T\u00e4m\u00e4n havaittiin toimivan hyvin, sill\u00e4 vaneri on siit\u00e4 hyv\u00e4 materiaali, ett\u00e4 se ei johda paljoakaan l\u00e4mp\u00f6\u00e4 (varsinkaan viilujen suuntaisesti menev\u00e4ll\u00e4 pinnalla), joka auttaa tulostetta pysym\u00e4\u00e4n paremmin paikallaan. Lis\u00e4ksi ensimm\u00e4isen kerroksen materiaalin upotessa uriin, ei se p\u00e4\u00e4se j\u00e4\u00e4htym\u00e4\u00e4n liian nopeasti suuremman massa sek\u00e4 sit\u00e4 hieman ymp\u00e4r\u00f6ivien suojaavien pintojen vuoksi.<\/p>\n\n\n\n

Tulostusalustana k\u00e4ytettiin aluksi eurolavaa, jonka perusteella my\u00f6s muokatun version kooksi m\u00e4\u00e4riteltiin 1200×800 mm.<\/p>\n\n\n\n

Taso havaittiin kohtalaisen toimivaksi ratkaisuksi, mutta koska taso halutaan kalibroida tasaiseksi, ei eurolava ollut toimiva runkorakenne. Tulostustasolle rakennettiin uusi runko vanhasta p\u00f6yd\u00e4n rungosta hitsaamalla.   Malli l\u00e4htee mukavasti irti joko ty\u00f6nt\u00e4m\u00e4ll\u00e4-, tai puukolla, joka ujutetaan tulosteen ja alustan v\u00e4liin, ja v\u00e4\u00e4nnet\u00e4\u00e4n. Tulostusalusta on my\u00f6s tarvittaessa helposti purettava suikalemaisen rakenteensa vuoksi. Viel\u00e4k\u00e4\u00e4n ratkaisusta ei tullut t\u00e4ydellinen, sill\u00e4 joillakin kappaleilla alinta kerrosta voi joutua edelleen niittaamaan kiinni vaneriin kiinnipysymisen varmistamiseksi. Ongelmaa helpottaisi l\u00e4mmitett\u00e4v\u00e4 tulostusalusta (muutenkin tarpeellinen joillekin materiaaleille), joten jatkokehitystarpeita sen osalta on edelleen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 2: Vasemmalla k\u00e4ytetty tulostusalusta projektin aloitusvaiheessa, oikealla muokattu versio.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Case 1: Betonivalumuotin valmistus puukuitugranulaatista<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ensimm\u00e4isess\u00e4 esimerkkitulostuksessa tutkittiin UPM Formi -puukuitugranulaatin toimivuutta betonivalumuottien materiaalina. Kyseess\u00e4 on selluloosapohjainen biokomposiittimateriaali, joka sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 20% puukuitua. Ymp\u00e4rist\u00f6yst\u00e4v\u00e4llinen materiaali on hyvin tulostettavissa, mutta puukuitugranulaattien kanssa on oltava kosteuden kanssa tarkkana. Materiaalille mainostetaan kohtalaisen hyvi\u00e4 materiaaliominaisuuksia, linkki datalehteen: https:\/\/www.upmformi.com\/siteassets\/documents\/formi-3d\/upm-formi-3d-product-data-sheet-en.pdf<\/a><\/p>\n\n\n\n

3D-tulostusta hy\u00f6dynnet\u00e4\u00e4n nykyisin suurtenkin valumuottien valmistuksessa, mutta tyypillisesti materiaalina on ollut hiekka. Esimerkkej\u00e4 hiekkamuottien tulostuksista l\u00f6ytyy mm. saksalaisen Voxeljetin nettisivuilta: (https:\/\/www.voxeljet.com\/case-studies\/architecture\/concrete-casting-with-sand-molds\/<\/a>).<\/p>\n\n\n\n

My\u00f6s UPM Formia on hy\u00f6dynnetty betonivalumuottien valmistuksessa, tosin pienemm\u00e4ss\u00e4 mittakaavassa. Esimerkki t\u00e4st\u00e4 l\u00f6ytyy mm. UPM:n sivuilta, linkki: https:\/\/www.upmformi.com\/references\/concrete-casting-moulds\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

Kokemuksia materiaalin k\u00e4ytt\u00e4misest\u00e4 pienempien valumuottien valmistukseen on siis jo ennest\u00e4\u00e4n, mutta suuren kokoluokan muottivalmistuksessa julkisesti saatavilla esimerkkej\u00e4 ei viel\u00e4 ole n\u00e4kynyt.<\/p>\n\n\n\n

3D-tulostuksen hy\u00f6dynt\u00e4minen my\u00f6s suurten ja monimuotoisten betonivalumuottien valmistamisessa toisi valmistusmenetelm\u00e4n edut (mm. materiaalin s\u00e4\u00e4st\u00f6, parempi toistettavuus ja mittatarkkuus) laajemminkin rakennusteollisuuden k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n. Edellytyksen\u00e4 on paitsi prosessin toimivuus, my\u00f6s k\u00e4ytett\u00e4vien materiaalien ymp\u00e4rist\u00f6yst\u00e4v\u00e4llisyys.<\/p>\n\n\n\n

Tarkoituksena oli tutustua sek\u00e4 materiaalin ominaisuuksiin, ett\u00e4 tulostusprosessin toimintaan ja samalla tutkia miten robottitulostus selvi\u00e4\u00e4 haastavien geometristen muotojen valmistuksesta. Muotti valmistettiin kolmessa osassa \u2013 ulkokuori kahdessa osassa ja lis\u00e4ksi kappaleen sis\u00e4lle keerna.<\/p>\n\n\n\n

Muotin geometriaa suunnitellessa huomioitiin robotextruderin ominaisuus \u2013 tulostusmateriaalien \u201dtakaisinvedon\u201d puuttumisesta johtuva jatkuva materiaalin pursotus. T\u00e4st\u00e4 johtuen parhaan mahdollisen tulostuspinnan aikaan saamiseksi kappaleen ulkopinnan geometrian tulisi olla yhten\u00e4inen, \u201cyhdell\u00e4 vedolla\u201d valmistettava polku. RoboDK:n k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ss\u00e4 siivuttajassa, Slic3rissa, t\u00e4t\u00e4 kutsutaan vaasimoodiksi ja ominaisuus l\u00f6ytyy my\u00f6s kaikista yleisimmist\u00e4 tulostusohjelmista. Vaasimoodissa kappaleen korkeutta nostetaan pikkuhiljaa koko kerroksen aikana sen sijaan ett\u00e4 kerrokselta hyp\u00e4tt\u00e4isiin seuraavalle kerrokselle askel askeleelta. T\u00e4st\u00e4 johtuen tukirakenteet tulisi suunnitella niin, ett\u00e4 ulkopinnassa on sis\u00e4\u00e4nmeno- ja ulosmenoaukko ja ett\u00e4 rakenne on ajettavissa yhten\u00e4isell\u00e4 linjalla ilman siirtymist\u00e4 polkujen v\u00e4lill\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

Muotin valmistuksen j\u00e4lkeen vuorossa oli betonin valu. Tulostettu muotti sijoitettiin eurolavan p\u00e4\u00e4lle ruuvattuun vaneriin, ulkomuotit kiinnitettiin toisiinsa pulteilla ja koko muotti pannoitettiin kiinni lavaan. Lopuksi muotin alareuna tiivistettiin silikonilla vaneriin. Materiaalina k\u00e4ytettiin S100 kuivabetonia ja soraa (raekoko 8mm) ja sen koostumusta s\u00e4\u00e4dettiin veden ja tehonotkistimen avulla sopivaksi. Muotin annettiin kuivua muutaman viikon verran ennen purkamista.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 3: Betonivalumuottien tulostusta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Suunnitelmissa oli k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 tulosteessa jotain irrotusainetta mutta valuvaiheessa se p\u00e4\u00e4si unohtumaan. Yll\u00e4tt\u00e4en muotit irtosivat valun j\u00e4lkeen t\u00e4st\u00e4 huolimatta hyvin, joskin pinnanlaatu joissakin kohdissa t\u00e4st\u00e4 johtuen k\u00e4rsi. Mik\u00e4li muotteja haluaisi k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 uudelleen, tulisi v\u00e4liss\u00e4 luonnollisestikin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 jotain irrotusainetta.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 4: Betonivalu muoteista purettuna. Kappale irtosi muoteista yll\u00e4tt\u00e4v\u00e4n hyvin ilman irrotusainettakin.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ilmankosteudella<\/strong> on puukuitugranulaatin tapauksessa suuri merkitys kappaleen tulostusj\u00e4lkeen. Materiaalin k\u00e4ytt\u00e4minen onnistuneesti edellytt\u00e4\u00e4 granulaattikuivaimen k\u00e4ytt\u00f6\u00e4. Granulaattikuivaimen avulla granulaatti saadaan pidetty\u00e4 tasalaatuisena tulostukseen saakka. Toiminnaltaan kuivain on yksinkertainen: Kuivaimeen lastataan granulaattia noin 2-4 tuntia ennen sen k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 ja materiaali kuivataan 80 celsiusasteessa. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen granulaatti ohjataan kuivurin alaosassa sijaitsevan poistoaukon kautta cead- laitteiston putkia pitkin paineilmalla suoraan tulostusp\u00e4\u00e4lle, jossa granulaatti olisi valmiiksi tasalaatuista kosteuden osalta.<\/p>\n\n\n\n

K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 kuivausprosessia ei saatu toimimaan automaattisesti ja materiaali siirrettiin kuivaimesta materiaalin sy\u00f6tt\u00f6yksikk\u00f6\u00f6n k\u00e4sin. Robotextruderin oma materiaalinsy\u00f6tt\u00f6yksikk\u00f6 on kyll\u00e4 \u201dtiivistetty\u201d, mutta tiiviste menee kaasujousen v\u00e4\u00e4r\u00e4lt\u00e4 puolelta, joka mahdollistaa siilossa olevan materiaalin kostumisen ymp\u00e4rist\u00f6n ilmankosteuden mukaan.<\/p>\n\n\n\n

Seuraavassa on lueteltu projektin aikana havaittuja robottitulostukselle tyypillisi\u00e4 ominaisuuksia jotka olisi hyv\u00e4 huomioida ennen tulostuksen aloittamista. Osa n\u00e4ist\u00e4 ominaisuuksista esiintyy my\u00f6s muilla pursottavilla tulostimilla robottitulostuksessa niiden vaikutus korostuu, sill\u00e4 kappaleiden koko ja materiaalin sy\u00f6tt\u00f6m\u00e4\u00e4r\u00e4t ovat perustulostimia suurempia.<\/p>\n\n\n\n

  • Infill \u2013rakenteet
    • Mik\u00e4li kappaleessa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n normaalia \u201cinfill\u201d tyyppist\u00e4 tukirakennetta, on tuloksena sotkua. Ruuvisy\u00f6tt\u00f6isen tulostusp\u00e4\u00e4n tyyppiominaisuuksiin kuuluu materiaalin takaisinvedon (retract) puuttuminen. Materiaalin sy\u00f6tt\u00f6 voidaan katkaista mutta silloinkin ongelmaksi muodostuu tulostusp\u00e4\u00e4h\u00e4n j\u00e4\u00e4v\u00e4 materiaalipaine ruuvin pys\u00e4ytyksen j\u00e4lkeen. Paineesta johtuen tulostusp\u00e4\u00e4st\u00e4 valuu hieman materiaalia my\u00f6s silloin kun sy\u00f6tt\u00f6 on katkaistu ja robotilla liikutaan pursotettavien alueiden v\u00e4lill\u00e4.<\/li>
    • Robottitulostuksessa kappaleet ovat suuria ja tulostusajan nopeuttamiseksi pursotettava materiaalipalko on tyypillisesti suhteellisen paksu (kerroskorkeus on tyypillisesti 2-3 mm) joten pienetkin \u201dylim\u00e4\u00e4r\u00e4iset\u201d materiaalit n\u00e4kyv\u00e4t selv\u00e4sti ja kertyv\u00e4t ymp\u00e4rist\u00f6\u00f6n ep\u00e4m\u00e4\u00e4r\u00e4isiin kasoihin.<\/li>
    • Ongelmaan l\u00f6ytyy muutama potentiaalinen ratkaisu: materiaalin sy\u00f6t\u00f6n katkaisu, tai erillisen tiivist\u00e4j\u00e4n k\u00e4ytt\u00e4minen. Tiivist\u00e4j\u00e4ll\u00e4 painetaan materiaali tiiviisti tulostetun kerroksen pintaan, jolloin se ei roisku ymp\u00e4riins\u00e4.<\/li><\/ul><\/li>
    • Z-suunnassa kaarevat pinnat
      • Z-suunnassa kaarevissa pinnoissa kerroskorkeudesta johtuen ylempi kerros ei v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 tukeudu kovin vahvasti alempaan kerrokseen aiheuttaen ongelmia. T\u00e4h\u00e4n ei ole ratkaisua vaan kyseess\u00e4 on pursotustekniikasta sek\u00e4 kappaleen geometriasta johtuva ongelma, joka pit\u00e4\u00e4 ratkaista joko kappaleen suunnittelussa tai kerroskorkeutta laskemalla. Asia voisi ratketa my\u00f6s dynaamista kerroskorkeutta hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4, mutta silloin on huomioitava kappaleen ulkon\u00e4k\u00f6\u00f6n aiheutuvat muutokset \u2013 kerrokset kun ovat robottitulostuksessa selv\u00e4sti n\u00e4kyvill\u00e4. Asiaa voi hieman helpottaa kasvattamalla tulostuspalon leveytt\u00e4, mutta se kasvattaa luonnollisesti kappaleen sein\u00e4m\u00e4vahvuutta. <\/li><\/ul><\/li>
      • Jyrk\u00e4t kulmat
        • Jyrkiss\u00e4 kulmissa robotin liikenopeus ei ole synkronoitu materiaalin sy\u00f6t\u00f6n kanssa aiheuttaen ter\u00e4viss\u00e4 kulmissa pursetta \/ ylim\u00e4\u00e4r\u00e4ist\u00e4 materiaalia.<\/li>
        • T\u00e4m\u00e4 on v\u00e4ltett\u00e4viss\u00e4 tai ainakin helpotettavissa synkronoimalla robotin liikenopeus pursotusnopeuteen, mutta blogikirjoitusta tehdess\u00e4 t\u00e4ss\u00e4 ei viel\u00e4 ole onnistuttu.<\/li><\/ul><\/li>
        • Liian tarkat \/ hienopiirteiset mallit
          • Kun liian tarkka tulostettava geometria siivutetaan ja k\u00e4\u00e4nnet\u00e4\u00e4n robodk:n puolella robotin liikek\u00e4skyiksi, syntyy robodk:ssa useita koordinaattipisteit\u00e4 lyhyelle matkalle. Liian tarkasta mallista voi synty\u00e4 kymmeni\u00e4 tai jopa satoja liikepisteit\u00e4 muutaman millimetrin matkalle. KUKAn robotissa on ominaisuutena ennakkolaskenta, joka tarkoittaa sit\u00e4 ett\u00e4 robotilla on aina viisi seuraavaa liikepistett\u00e4 tiedossa puskurissa. Poikkeuksena t\u00e4h\u00e4n ovat jotkut komennot, jotka keskeytt\u00e4v\u00e4t lasketun liikejonon jolloin robotti ajaa komennot loppuun, suorittaa keskeytyksen aiheuttaneen komennon ja alkaa laskemaan viitt\u00e4 seuraavaa liikek\u00e4sky\u00e4.<\/li><\/ul>
            • Geometriasta muodostuva liikepisteiden suma ja niist\u00e4 aiheutuva ongelma johtuu siit\u00e4, ett\u00e4 jos pisteit\u00e4 on todella paljon lyhyell\u00e4 liikematkalla ja liikenopeus on matkaan n\u00e4hden suuri, robotti on liikkunut liikepuskurinsa tyhj\u00e4ksi ennen kuin se on ehtinyt laskemaan seuraavia pisteit\u00e4. T\u00e4ll\u00f6in liikett\u00e4 ei voida en\u00e4\u00e4 toteuttaa jatkuvana vaan robotti joutuu pys\u00e4htym\u00e4\u00e4n laskemaan seuraavia liikek\u00e4skyj\u00e4 ennen toiminnan jatkamista.<\/li><\/ul>
              • Robotin pys\u00e4htyess\u00e4 laskentaa varten suuttimesta p\u00e4\u00e4see valumaan hieman materiaalia pys\u00e4htymiskohtaan, joka puolestaan aiheuttaa tulostuksen pinnanlaatuun harmittavan kokoinen p\u00f6k\u00e4le pursetta.<\/li><\/ul>
                • Ongelmaa voi pyrki\u00e4 v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4\u00e4n s\u00e4\u00e4t\u00e4m\u00e4ll\u00e4 robodk:n ja k\u00e4\u00e4nt\u00e4j\u00e4n asetuksista rajoituksia sille, montako pistett\u00e4 sallitaan tietyll\u00e4 (esim. 1 mm s\u00e4teell\u00e4) toisistaan. Lis\u00e4ksi postprosessorin suoritusvaiheessa voidaan poistaa liian l\u00e4hell\u00e4 toisiaan olevia pisteit\u00e4.<\/li><\/ul><\/li><\/ul>\n\n\n\n
                  \"\"
                  Kuva 5: Tulostusprosessissa havaittavia haasteita eri tyyppisten piirteiden kanssa. Vasemmalla jyrkist\u00e4 kulmista aiheutuneita purseita.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

                  Case 2: Design Reform ja ulkoelementit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                  Muotoilutoimisto Design Reform kehitt\u00e4\u00e4 mm. julkisiin kaupunkitiloihin sijoittuvia kalusteita ja rakenteita uusista ekologisista materiaaleista. Testauksen kohteena oli UPM Formi -granulaatin k\u00e4ytt\u00e4minen kaupunkikalusteen suorassa tulostamisessa. Tavoitteena oli selvitt\u00e4\u00e4 tulostuksen pinnanlaatu ja kest\u00e4vyys. Testauksen aikana valmistettiin kappaleita useissa eri orientaatioissa sek\u00e4 useilla eri sein\u00e4m\u00e4vahvuuksilla. Lopuksi kolmen eri sein\u00e4m\u00e4vahvuuden osalta suoritettiin 3D-skannaus ja verrattiin skannaustulosta 3D-malliin.<\/p>\n\n\n\n

                  \"\"
                  Kuva 6. Design Reformin suunnittelemien ulkotilaelementtien tulostustestausta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

                  Aiempaan betonivalumuottiin verrattuna kappaleiden koko ja k\u00e4ytetyn materiaalin m\u00e4\u00e4r\u00e4 olivat huomattavasti suurempia. T\u00e4m\u00e4 puolestaan tuotti luonnollisestikin prosessissa suurempaa l\u00e4mp\u00f6tilaa ja siit\u00e4 aiheutuvia ominaispiirteit\u00e4. Parhaan tulostusj\u00e4ljen saamiseksi lopulliset kappaleet valmistettiin 45 asteen kulmassa. Suuresta l\u00e4mp\u00f6kuormasta johtuen solussa kokeiltiin erilaisia j\u00e4\u00e4hdytysratkaisuja, joista huolimatta jouduttiin k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4\u00e4n ulkoisia puhaltimia. T\u00e4st\u00e4 johtuen tulostuksen haastavin puoli oli tasalaatuisen l\u00e4mp\u00f6tilan yll\u00e4pit\u00e4minen tulostuksen aikana koko kappaleen alueella. Tulostusj\u00e4ljen kannalta asiassa olisi helpottanut my\u00f6s, mik\u00e4li tulostusp\u00e4\u00e4ss\u00e4 olisi ollut k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 tiivist\u00e4j\u00e4, jolla tulostuskerros olisi saatu pidetty\u00e4 tarkassa korkeudessa l\u00e4mp\u00f6tilasta huolimatta.<\/p>\n\n\n\n

                  \"\"
                  Kuva 7. Tulostustestien yhteydess\u00e4 kokeiltiin erilaisia j\u00e4\u00e4hdysratkaisuja prosessin l\u00e4mp\u00f6tilahallinnan parantamiseksi.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

                  CEADin robotextruder -tulostusp\u00e4\u00e4ss\u00e4 on nelj\u00e4 l\u00e4mmityselementti\u00e4, jotka voidaan asettaa halutuille l\u00e4mp\u00f6tiloille. UPM tarjoaa materiaalilleen ohjeellisia l\u00e4mp\u00f6tila-arvoja, joita s\u00e4\u00e4det\u00e4\u00e4n hieman mm. tulostusnopeudesta ja j\u00e4\u00e4hdytyksest\u00e4 riippuen. Puutteellisten j\u00e4\u00e4hdytysratkaisujen takia tulostusprosessia tuli olla k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 jatkuvasti valvomassa yll\u00e4tt\u00e4vien virheiden varalta.<\/p>\n\n\n\n

                  Mik\u00e4li l\u00e4mp\u00f6tila oli v\u00e4\u00e4r\u00e4 sy\u00f6tettyyn materiaalim\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4n n\u00e4hden, tuli tulosteista huokoisempia (m\u00e4rk\u00e4 granulaatti, liian l\u00e4mmin, liikaa sy\u00f6tt\u00f6\u00e4), tai tulostettu materiaali tummeni (l\u00e4mm\u00f6t korkeat, sy\u00f6tt\u00f6nopeus matala jne.), tai suuttimesta ulos tuleva materiaali oli liian j\u00e4ykk\u00e4\u00e4, l\u00f6ys\u00e4\u00e4 tai j\u00e4\u00e4hdytys oli pieless\u00e4, jotka taas aiheuttivat muotojen l\u00e4ss\u00e4ht\u00e4misen, tulostusmateriaalin venymisen, katkeamisen, ylipursotuksen tai jonkin muun heikkoa j\u00e4lke\u00e4 tuottavan asian.<\/p>\n\n\n\n

                  Tulostussarjan p\u00e4\u00e4tteeksi kappaleet 3D-skannattiin ja mittatarkkuutta verrattiin 3D-malliin n\u00e4hden. Mittatarkkuus oli yll\u00e4tt\u00e4v\u00e4nkin hyv\u00e4 ottaen huomioon karkean tulostusj\u00e4ljen sek\u00e4 materiaalin tiivist\u00e4j\u00e4n puuttumisen. Suurimmat mittaheitot tapahtuivat elementtien suurilla kaarevilla sein\u00e4pinnoilla. Tulostustarkkuus oli pinnankorkeus ja tulostusnopeus huomioiden yll\u00e4tt\u00e4v\u00e4n hyv\u00e4, keskim\u00e4\u00e4rin heittoa oli muutamia millimetrej\u00e4 mutta ohuemmalla sein\u00e4m\u00e4vahvuudella tulostettujen kappaleiden osalta joillakin sein\u00e4mill\u00e4 oli tapahtunut noin 6 mm notkahdusta 3D-malliin verrattuna.<\/p>\n\n\n\n

                  \"\"
                  Kuva 8. Valmistuksen j\u00e4lkeen tulostetut kappaleet 3D-skannattiin ja tuloksista tehtiin mittaraportit PolyWorks \u2013ohjelmistolla.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

                  Aiemmassa robottitulostukseen liittyv\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa mainittu tarve materiaalin tiivist\u00e4j\u00e4st\u00e4 ja paremmasta j\u00e4\u00e4hdytyksest\u00e4 on t\u00e4m\u00e4n kokemuksen perusteella hyvinkin tarpeellinen. Lis\u00e4ksi suuremmissa tulostusm\u00e4\u00e4riss\u00e4 havaittiin selv\u00e4 merkitys granulaatin kuivaukselle \u2013 mik\u00e4li materiaalia j\u00e4i robotextruderin sy\u00f6tt\u00f6siiloon useammaksi p\u00e4iv\u00e4ksi seisomaan tulostusten v\u00e4lill\u00e4, aiheutui siit\u00e4 yll\u00e4tt\u00e4vi\u00e4 laatuongelmia tulostusprosessin aikana.<\/p>\n\n\n\n

                  Testitulosteissa tulostusprosessin tuottama pinnanlaatu oli luonnollisesti karkeaa, sill\u00e4 kerroskorkeutena k\u00e4ytettiin 2-3 mm ja sein\u00e4m\u00e4vahvuuksina 8-16 mm. Pienemm\u00e4t kerroskorkeudet parantaisivat pinnanlaatua, mutta toisaalta silloin tulostusaika kasvaisi \u2013 elementin tulostusaika oli karkeillakin parametreilla parhaimmillaan 4-6 tuntia. Paremman pinnanlaadun aikaansaamiseksi tulostusprosessissa olisi syyt\u00e4 olla jyrsinkara, jolla robotti viimeistelisi tehdyn tulosteen. Jyrsinp\u00e4\u00e4n k\u00e4ytt\u00e4minen puolestaan rajaisi k\u00e4ytettyj\u00e4 geometriamuotoja, mik\u00e4li viimeistely tapahtuisi tulostusprosessin p\u00e4\u00e4tteeksi. T\u00e4st\u00e4 huolimatta automaattinen viimeistely voisi olla varteenotettava vaihtoehto muottirakenteita tulostaessa.<\/p>\n\n\n\n

                  \n\n\n\n

                  Sauli Sormunen
                  Projektity\u00f6ntekij\u00e4
                  Opiskelija, rakennusmestari (AMK)
                  Savonia-Ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n\n

                  <\/p>\n\n\n\n

                  Antti Alonen
                  tki-asiantuntija
                  Savonia-Ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n\n

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

                  Savonia-ammattikorkeakoulussa otettiin k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n vuoden 2021 alussa cead robotextruder -robottitulostusp\u00e4\u00e4 KUKA KR-120 2700 -robottisolussa. Robottitulostuksen toimintaperiaatteista ja robottisolusta on kerrottu aiemmassa blogikirjoituksessa, joka l\u00f6ytyy seuraavan linkin takaa: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2021\/11\/16\/3d-tulostusta-robotilla\/ T\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa kerrotaan robottitulostuksesta ceadin tulostusp\u00e4\u00e4ll\u00e4 ja solun k\u00e4ytt\u00f6\u00f6notosta kahden esimerkkitapauksen avulla. Kuvatut esimerkit liittyv\u00e4t robottisolun k\u00e4ytt\u00f6\u00f6nottoon sek\u00e4 vuodenvaihteessa julkaistavaan opinn\u00e4ytety\u00f6h\u00f6n (Sauli Sormunen, […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":1193,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27,78],"tags":[5,79,80],"class_list":["post-1179","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3dtik","category-tuo","tag-3d-tulostus","tag-robottitulostus","tag-upm-formi"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1179","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=1179"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1179\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1202,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1179\/revisions\/1202"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1193"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1179"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1179"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1179"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}