Multimateriaalitulostuksella tarkoitetaan nimens\u00e4 mukaisesti tulostusprosessia, jossa kappale valmistetaan k\u00e4ytt\u00e4en useita materiaaleja. Kuten 3D-tulostustekniikoissa yleens\u00e4kin, toteutustapoja on lukuisia, joten lukijan\/kuulijan taustasta riippuen sill\u00e4 voidaan tarkoittaa ja ymm\u00e4rt\u00e4\u00e4 hieman eri asioita.<\/p>\n
Karkeimmillaan multimateriaalitulostuksella voidaan tarkoittaa kahden eri v\u00e4risen materiaalin k\u00e4ytt\u00e4mist\u00e4 samassa kappaleessa, ja monimutkaisimmillaan kappaleen materiaaliominaisuuksien muokkaamista lopullisessa kappaleessa siten, ett\u00e4 kappaleen materiaaliominaisuudet on m\u00e4\u00e4ritelty yksitt\u00e4isten vokselien (tilavuuspikselien) tarkkuudella koko kappaleen matkalla useita eri materiaaleja k\u00e4ytt\u00e4en. Multimateriaalitulostuksen keinoin voidaan valmistaa my\u00f6s ns. \u201c4D-tulosteita\u201d, jossa nelj\u00e4nnell\u00e4 ulottuvuudella tarkoitetaan aikaa ja\/tai jotain ulkoista \u00e4rsykett\u00e4 (l\u00e4mp\u00f6tila, kosteus, jne.). 4D-tulostus on suurimmalta osin viel\u00e4 tutkimuksen asteella, mutta tekniikan kehityssuunta on hyv\u00e4 muistaa, jotta mieli pysyy n\u00f6yr\u00e4n\u00e4 – jos 3D-tulostettavien kappaleiden suunnittelu ja valmistus tuottaa suunnittelijoille (ja suunnitteluohjelmille) p\u00e4\u00e4nvaivaa t\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4, tulee tilanne tulevaisuudessa muuttumaan entist\u00e4 haastavammaksi.<\/p>\n
Teollisuuden yrityksill\u00e4 (ja alan oppilaitoksilla) on edess\u00e4\u00e4n kohtalaisen iso ty\u00f6 kouluttaa suunnittelijat ymm\u00e4rt\u00e4m\u00e4\u00e4n lis\u00e4\u00e4v\u00e4n valmistuksen mahdollisuudet t\u00e4m\u00e4n hetken tekniikoiden mahdollistamalle tasolle. Suunnitteluohjelmat ovat vasta viime vuosien aikana alkaneet huomioida 3D-tulostusmenetelm\u00e4t yhten\u00e4 valmistustavoista. Vaikka tilanne onkin jo hieman parantunut, tarvitaan ohjelmien osalta lukuisia kehitysaskelia ennen kuin voidaan sanoa niiden vastaavan t\u00e4m\u00e4n hetken mahdollisuuksiin \u2013 saati sitten tulotulevaisuuden tarpeisiin.<\/p>\n
T\u00e4ss\u00e4 kirjoituksessa k\u00e4yd\u00e4\u00e4n l\u00e4pi lyhyesti seuraavat eri menetelm\u00e4t kappaleiden multimateriaalitulostukseen.<\/p>\n
- \n
- Multimateriaalitulostus k\u00e4ytt\u00e4en useita tulostussuuttimia ja useita materiaaleja (pursotusmenetelm\u00e4t)<\/li>\n
- Multimateriaalitulostus k\u00e4ytt\u00e4en yht\u00e4 suutinta, mutta useita eri materiaaleja (pursotusmenetelm\u00e4t)<\/li>\n
- Multimateriaalitulostus jauhepediss\u00e4 ja kappaleen ominaisuuksien muokkaaminen halutulla tavalla (MJF)<\/li>\n
- Materiaalin pursotus + ruiskutus<\/li>\n
- Multimateriaalitulostus materiaalin ruiskutuksen avulla (mm. PolyJet, MultiJet)<\/li>\n<\/ul>\n
<\/h2>\n
1. Useita suuttimia, useita materiaaleja<\/h2>\n
Pursotusmenetelm\u00e4 muodostuu yksinkertaisimmillaan materiaalin sy\u00f6t\u00f6st\u00e4, liikkuvasta kelkasta, tulostusp\u00e4\u00e4st\u00e4, suuttimesta, jolla materiaali sulatetaan sek\u00e4 tulostusalustasta.<\/p>\n
Kahdella suuttimella varustetut pursotusmenetelm\u00e4\u00e4n perustuvat 3D-tulostimet ovat nykyisin suhteellisen yleinen n\u00e4ky koko tulostuslaitteiden hintaskaalan l\u00e4pi, halvimmista kalliimpiin. T\u00e4ll\u00e4 perusteella voidaan olettaa, ett\u00e4 kyseess\u00e4 on yleisin menetelm\u00e4 valmistaa kappale 3D-tulostamalla kahdesta tai useammasta materiaalista. Yleens\u00e4 jokainen suutin on omassa tulostusp\u00e4\u00e4ss\u00e4\u00e4n, jolloin niill\u00e4 on oma materiaalin sy\u00f6tt\u00f6ns\u00e4.<\/p>\n
Yksinkertaisimmillaan kahden suuttimen j\u00e4rjestelmi\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tukimateriaalin valmistamiseen toisella suuttimella. Tukimateriaalina on puolestaan usein jokin liukeneva aine, joka mahdollistaa negatiivisten muotojen tulostamisen ilman ty\u00f6l\u00e4st\u00e4 j\u00e4lkik\u00e4sittely\u00e4. Esimerkiksi PVA on vesiliukoinen materiaali, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n usein tukimateriaalina. Ensimm\u00e4ist\u00e4 kertaa tulostavalle voi tulla pienen\u00e4 yll\u00e4tyksen\u00e4 se, ett\u00e4 liukeneminen ei tapahdu v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 nopeasti, vaan riippuu k\u00e4ytetyst\u00e4 tukimateriaalin m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4. Monimutkaisemmat muodot voivat vaatia p\u00e4ivien tai jopa viikon liukenemisaikaa vesiastiassa tai pesurin k\u00e4ytt\u00f6\u00e4. Tukimateriaalin poistoa voi my\u00f6s nopeuttaa harjaamalla.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva1-1024x383.jpg\")
Kuva 1. Kahden suuttimen j\u00e4rjestelm\u00e4, vesiliukoinen tukimateriaali tulostettuna toisella suuttimella<\/figcaption><\/figure>\n Kahden (tai useamman) suuttimen j\u00e4rjestelmiss\u00e4 on muutamia ominaisuuksia, jotka on hyv\u00e4 huomioida.<\/p>\n
T\u00f6rm\u00e4ykset<\/strong><\/p>\n
Kahden suuttimen j\u00e4rjestelmien perinteinen \u201congelma\u201d (tai ominaisuus, mitenk\u00e4 sit\u00e4 sitten ajatteleekin) on siin\u00e4, ett\u00e4 kummatkin suuttimet on sijoitettu vierekk\u00e4in samaan tasoon. Mik\u00e4li kyseess\u00e4 on edullinen ja avoimessa tilassa oleva tulostin, voi kappaleen nopea j\u00e4\u00e4htyminen aiheuttaa k\u00e4yristymist\u00e4 (\u201dwarppautumista\u201d) jolloin tulostetun kappaleen reuna nousee tulostussuutinta korkeammalle. Kun tulostusp\u00e4\u00e4 siirtyy kappaleen sis\u00e4ll\u00e4 toiseen reunaan, t\u00f6rm\u00e4\u00e4 toinen suutin k\u00e4yristyneeseen reunaan. Suuttimen t\u00f6rm\u00e4ys warppautuneeseen reunaan on toki mahdollista my\u00f6s yhden suuttimen j\u00e4rjestelmiss\u00e4, mutta kahden suuttimen kanssa todenn\u00e4k\u00f6isyys t\u00f6rm\u00e4ykseen kasvaa. Mik\u00e4li tulostinlaitteessa on l\u00e4mmitetty kammio ja\/tai tulostusmateriaali kest\u00e4\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tilavaihtelua paremmin, ei t\u00e4t\u00e4 ongelmaa yleens\u00e4 tule.<\/p>\n
Yhden suuttimen j\u00e4rjestelm\u00e4ss\u00e4 t\u00e4m\u00e4n voi v\u00e4ltt\u00e4\u00e4 ohjelmallisesti laskemalla tulostusalustaa pyk\u00e4l\u00e4n verran alasp\u00e4in aina kun siirryt\u00e4\u00e4n alueelta toiselle, mutta se luonnollisesti hidastaa tulostusnopeutta. Kahden suuttimen j\u00e4rjestelm\u00e4ss\u00e4 t\u00e4m\u00e4 ei v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 auta, sill\u00e4 3D-tulostusradan laskevat siivutusohjelmat eiv\u00e4t huomioi toisen suuttimen sijaintia.<\/p>\n
Materiaalin sekoittuminen<\/strong><\/p>\n
Kun pursottavalla tekniikalla valmistetaan samassa ajossa eri materiaaleja, on riskin\u00e4 materiaalien sekoittuminen. Perinteisess\u00e4 (reprap -pohjaisessa) pursotusmenetelm\u00e4ss\u00e4 materiaalinhallinta ei ole erityisen tarkkaa.<\/p>\n
Suuttimen l\u00e4pi pursotetaan sulaa materiaalia, joten siin\u00e4 vaiheessa, kun vaihdetaan toiseen materiaaliin, voi edellist\u00e4 materiaalia viel\u00e4 \u201clirua\u201d uuden materiaalin sekaan. T\u00e4h\u00e4n voidaan luonnollisesti vaikuttaa joillakin tulostusparametreilla kuten takaisinvedolla (retract).<\/p>\n
Lis\u00e4ksi jotkut siivutusohjelmat kuten Cura tarjoavat ratkaisuja, joilla t\u00e4t\u00e4 voidaan v\u00e4ltt\u00e4\u00e4. N\u00e4it\u00e4 ovat esimerkiksi materiaalitornin tai palkin (prime tower) tulostaminen tulostusalueen nurkkaan – kun tulostusp\u00e4\u00e4 k\u00e4y tulostamassa\/pyyhk\u00e4isem\u00e4ss\u00e4 suuttimia tulostettavan kappaleen ulkopuolella, voidaan pienent\u00e4\u00e4 todenn\u00e4k\u00f6isyytt\u00e4 materiaalien sekoittumista. Cura tarjoaa nykyisin my\u00f6s muurimaista (ooze shield) ratkaisua t\u00e4h\u00e4n – kappaleen viereen tehd\u00e4\u00e4n muuri, johon suuttimia pyyhk\u00e4ist\u00e4\u00e4n.<\/p>\n
Kiinnipalaminen<\/strong><\/p>\n
Kun tulostetaan kappaletta kahdesta eri materiaalista, tulisi my\u00f6s huomioida eri materiaalien osuus kappaleen massasta. Suuttimet tulee olla l\u00e4mmitetty sulamisl\u00e4mp\u00f6tilaan, joten mik\u00e4li materiaalia ei sen j\u00e4lkeen pursoteta suuttimen l\u00e4pi, on riskin\u00e4 materiaalin \u201dkiinni palaminen\u201d ja j\u00e4m\u00e4ht\u00e4minen suuttimeen. Lis\u00e4ksi eri materiaaleilla on eri sulamisl\u00e4mp\u00f6tilat ja jotkin materiaalit ovat muita herkempi\u00e4 kiinni palamiselle.<\/p>\n
Joissakin ohjelmissa t\u00e4t\u00e4 riski\u00e4 pienennet\u00e4\u00e4n sill\u00e4, ett\u00e4 vain k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 olevan suuttimen l\u00e4mp\u00f6tila pidet\u00e4\u00e4n sulatusl\u00e4mp\u00f6tilassa, ja k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4tt\u00f6m\u00e4n\u00e4 olevan suuttimen l\u00e4mp\u00f6tilan annetaan laskea, kunnes sit\u00e4 taas k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n. T\u00e4m\u00e4 toimii yleens\u00e4 hyvin silloin, jos tulostettava kappale on suurikokoinen, mutta pienell\u00e4 kappaleella ominaisuudesta ei ole hy\u00f6ty\u00e4. Toisaalta tulostusaika voi kasvaa, sill\u00e4 materiaalin vaihtuessa joudutaan odottamaan suuttimen l\u00e4mmityst\u00e4.<\/p>\n
Toinen suutin t\u00f6rm\u00e4\u00e4 reunaan todenn\u00e4k\u00f6isemmin, my\u00f6s siit\u00e4 johtuen, ett\u00e4 valumisen est\u00e4miseksi k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 poissa olevan toisen suuttimen annetaan j\u00e4\u00e4hty\u00e4 tulostusl\u00e4mp\u00f6tilaa alemmaksi. Yhden suuttimen j\u00e4rjestelm\u00e4ss\u00e4 suutin on aina tulostusl\u00e4mp\u00f6tilassa ja n\u00e4in ollen sulattaa tiens\u00e4 helpommin reunan ohi.<\/p>\n
Pienell\u00e4 kappaleella ominaisuudella ei ole vaikutusta, koska suutin ei ehdi j\u00e4\u00e4htym\u00e4\u00e4n. haittaa siit\u00e4 ei varsinaisesti ole suurempiin kappaleisiin n\u00e4hden.<\/p>\n
<\/h2>\n
2. Yksi suutin, useita materiaaleja<\/h2>\n
Markkinoilla on my\u00f6s ratkaisuja, joilla voidaan valmistaa kappale yhdell\u00e4 suuttimella mutta k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 sen l\u00e4pi useita eri materiaaleja.<\/p>\n
Mosaic manufacturing \u2013yritys valmistaa Palette nimist\u00e4 laitetta, josta tuli vuoden 2019 alussa uusi versio, Palette 2 Pro. Siin\u00e4 ei niink\u00e4\u00e4n kosketa tulostinlaitteeseen, vaan luodaan tulostimella k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4 filamentti etuk\u00e4teen tietyn laatuiseksi.<\/p>\n
Ideana siin\u00e4 on erillinen makasiini, johon voidaan panostaa korkeintaan nelj\u00e4 materiaalia. Kappaleen siivutuksen yhteydess\u00e4 m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n, mik\u00e4 osa tulostetaan mill\u00e4kin materiaalilla. Siivutusohjelma laskee tarvittavan materiaalin m\u00e4\u00e4r\u00e4n ja tulostusj\u00e4rjestyksen. Makasiinissa sitten p\u00e4tkit\u00e4\u00e4n ja liitet\u00e4\u00e4n yhteen materiaalia eri filamenteista siten, ett\u00e4 tulostusta varten syntyy yksi filamentti.<\/p>\n
J\u00e4rjestelm\u00e4ss\u00e4 on sek\u00e4 hyvi\u00e4 ett\u00e4 huonoja puolia. Hyv\u00e4n\u00e4 puolena on luonnollisesti se, ett\u00e4 laitteisto on yhteensopiva melkein mink\u00e4 tahansa tulostinlaitteen kanssa (Hub \u2013lis\u00e4osa vain rajatuille merkeille). Huonona puolena se, ett\u00e4 tulostuksessa syntyy materiaalihukkaa jonka m\u00e4\u00e4r\u00e4 riippuu siit\u00e4, miten usein materiaalia vaihdetaan.<\/p>\n
Toinen ratkaisu l\u00f6ytyy puolestaan suhteellisen tunnetulta laitevalmistajalta Prusalta. Prusan MMU2 -tulostusp\u00e4\u00e4ss\u00e4 on yksi suutin, mutta 5 eri materiaalin sy\u00f6tt\u00f6\u00e4. Materiaalin valinta tapahtuu automaattisesti erillisen moottorin avulla sen perusteella, miten kappaleen siivutuksessa on m\u00e4\u00e4ritetty.<\/p>\n
Linkki valmistajien sivuille:<\/p>\n
- \n
- Palette 2 Pro: https:\/\/www.mosaicmfg.com\/products\/palette-2<\/a><\/li>\n
- Prusa:\n
- \n
- https:\/\/blog.prusaprinters.org\/multi-material-upgrade-2-0-is-here\/<\/a><\/li>\n
- https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=E1ZxTCApLrs<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva2-1024x444.jpg\")
Kuva 2. Palette 2 Pro laitteella voidaan valmistaa nelj\u00e4\u00e4 eri filamenttia yhden suuttimen l\u00e4pi. Kappaleiden vasemmalla puolella valmistuksessa syntyneet hukkatornit<\/figcaption><\/figure>\n Savonialle hankittiin Palette 2 Pro \u2013j\u00e4rjestelm\u00e4, jonka toimintaa k\u00e4ymme tarkemmin l\u00e4pi my\u00f6hemm\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa.<\/p>\n
<\/h2>\n
3. Materiaalin pursotus + ruiskutus<\/h2>\n
Pursotusmenetelm\u00e4\u00e4n perustuvien laitteiden lis\u00e4ksi markkinoille on tullut muutamia laitevalmistajia, joiden laitteet perustuvat pursotusmenetelm\u00e4n ja materiaalin ruiskutuksen yhdist\u00e4miseen. Formnext 2018 messuilla esill\u00e4 oli kaksi laitevalmistajaa, jotka tarjosivat em. tekniikkaan perustuvia 3D-tulostimia.<\/p>\n
Ajatuksena on k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 v\u00e4rit\u00f6nt\u00e4 filamenttilankaa, joka tulostuksen yhteydess\u00e4 v\u00e4rj\u00e4t\u00e4\u00e4n materiaalin ruiskutuksen avulla halutun v\u00e4riseksi. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 t\u00e4m\u00e4 tapahtuu siten, ett\u00e4 ensin valmistetaan pursotusmenetelm\u00e4ll\u00e4 kerros, ja sen j\u00e4lkeen k\u00e4yd\u00e4\u00e4n lis\u00e4\u00e4m\u00e4ss\u00e4 tulostetun kerroksen p\u00e4\u00e4lle halutut lis\u00e4aineet.<\/p>\n
V\u00e4rin lis\u00e4\u00e4misen lis\u00e4ksi tarjolla on my\u00f6s muita materiaaliominaisuuksiin vaikuttavia lis\u00e4aineita. Esimerkiksi RIZE tarjoaa \u201crelease one\u201d -nimist\u00e4 ainetta, joka heikent\u00e4\u00e4 kerroksen v\u00e4list\u00e4 sidosta ja siten oikeaan paikkaan sijoitettuna helpottaa tukirakenteiden poistamista. Laitteilla on ilmeisesti my\u00f6s mahdollista k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 s\u00e4hk\u00f6\u00e4 johtavaa mustetta, vaikka kumpikaan valmistaja ei sit\u00e4 materiaalivalikoimassaan tarjoa.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva3-1024x374.jpg\")
Kuva 3. Esimerkkitulosteita laitevalmistajilta: vasemmalla XYZ, oikealla Rize, Kuvat: Formnext 2018<\/figcaption><\/figure>\n Linkit laitevalmistajien sivuilla:<\/p>\n
- \n
- Rize: https:\/\/www.rize3d.com\/<\/a><\/li>\n
- Xyz: https:\/\/www.xyzprinting.com\/en-US\/product-level\/PROFESSIONAL\/color-series<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
<\/h2>\n
4. Multimateriaalitulostus jauhepediss\u00e4 (MJF)<\/h2>\n
Multi Jet Fusion on HP:n kehitt\u00e4m\u00e4, jauhepetiin, sidosaineruiskutukseen ja l\u00e4mp\u00f6p\u00e4\u00e4h\u00e4n perustuva 3D-tulostusmenetelm\u00e4. Prosessissa levitet\u00e4\u00e4n tulostuspedille jauhe, v\u00e4rj\u00e4t\u00e4\u00e4n kappale halutuilta alueilta l\u00e4mp\u00f6k\u00e4sittely\u00e4 varten, ruiskutetaan siihen muokkausaineita (joita HP kutsuu nimell\u00e4 \u201dagentit\u201d) ja lopuksi l\u00e4mp\u00f6p\u00e4iden avulla muodostetaan kappaleen geometria. T\u00e4t\u00e4 toistetaan kerros kerrokselta. Erilaisten muokkausaineiden avulla voidaan muuttaa v\u00e4rien lis\u00e4ksi tulevaisuudessa mahdollisesti my\u00f6s muita materiaalin ominaisuuksia (esimerkiksi l\u00e4pin\u00e4kyvyys, joustavuus, pinnanlaatu, s\u00e4hk\u00f6njohtavuus).<\/p>\n
HP toi MJF \u2013tekniikkaan perustuvia, harmaiden kappaleiden valmistamiseen soveltuvia laitteita myyntiin muutama vuosi. V\u00e4ritulosteita yritys on esitellyt jo useamman vuoden ajan mutta ilmeisesti tekniset haasteet ovat est\u00e4neet v\u00e4ritulostimien tuomisen markkinoille. T\u00e4m\u00e4 n\u00e4ytt\u00e4\u00e4 nyt vihdoin ratkenneen, sill\u00e4 HP tuo loppuvuodesta markkinoille v\u00e4ritulostukseen soveltuvan HP MJF 580 \u2013laitteen. V\u00e4rien lis\u00e4ksi tulostimessa on yksi ylim\u00e4\u00e4r\u00e4inen paikka muokkausagentille tulevaisuuden materiaaleja ajatellen.<\/p>\n
Lis\u00e4tietoja HP:n sivuilta ja seuraavasta videosta:<\/p>\n
- \n
- https:\/\/www8.hp.com\/fi\/fi\/printers\/3d-printers\/3dcolorprint.html<\/a><\/li>\n
- https:\/\/youtu.be\/VXntl3ff5tc<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
Perinteisesti jauhepetitekniikkaan perustuvilla laitteilla (kuten esim. SLS) valmistettuja kappaleita on voinut v\u00e4rj\u00e4t\u00e4 tulostuksen j\u00e4lkeen. V\u00e4rj\u00e4ys ei kuitenkaan sovellu monimutkaisten ja moniv\u00e4risten kappaleiden valmistukseen, varsinkin jos kappaleeseen halutaan v\u00e4ri\u00e4 ja piirteit\u00e4 sis\u00e4lle siten, ett\u00e4 ne paljastuvat vasta kappaleen k\u00e4sittelyn (esim. halkaisu) j\u00e4lkeen. K\u00e4ytt\u00f6kohteita ja tarpeita moniv\u00e4riselle tulostukselle l\u00f6ytyy runsaasti niin teollisuudesta kuin terveydenhuollon sovelluksistakin.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva4-1024x437.jpg\")
Kuva 4. HP MJF 580 3D-tulostin on ensimm\u00e4inen v\u00e4ritulostukseen kykenev\u00e4, MJF \u2013tekniikkaan perustuva laite. Kuvat: HP\/Formnext 2018<\/figcaption><\/figure>\n 5. Materiaalin ruiskutusmenetelm\u00e4 ja multimateriaalitulostus<\/h2>\n
<\/p>\n
Materiaalin ruiskutukseen perustuvat menetelm\u00e4t ovat olleet multimateriaalitulostuksen edell\u00e4k\u00e4vij\u00f6it\u00e4 alusta saakka. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 menetelm\u00e4 perustuu hieman mustesuihkutulostuksen tapaan eri materiaalien ruiskuttamisesta tulostusalueelle pisara kerrallaan tulostusp\u00e4\u00e4n kautta. Sen j\u00e4lkeen tulostettu alue kovetetaan uv-valon avulla ja t\u00e4t\u00e4 toistetaan kerros kerrokselta, kunnes kappale on muodostettu. Menetelm\u00e4\u00e4n perustuvissa multimateriaalitulostimissa on mahdollista k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 useita raaka-aineita, joista lopullinen kappale muodostuu. Koska kyseess\u00e4 on materiaalin ruiskutukseen perustuva j\u00e4rjestelm\u00e4, t\u00e4ytyy tulostuksen tapahtua aina edellisen kerroksen p\u00e4\u00e4lle eik\u00e4 \u201dtyhj\u00e4n p\u00e4\u00e4lle\u201d \u2013tulostus ole mahdollista. Onttoja rakenteita varten k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tukimateriaalia, joka poistetaan kappaleen valmistumisen j\u00e4lkeen. T\u00e4m\u00e4 sulkee mm. suljettujen kennorakenteiden k\u00e4ytt\u00e4misen kappaleiden valmistuksessa. Lis\u00e4ksi tukirakenteiden k\u00e4ytt\u00f6 tarkoittaa usein j\u00e4lkik\u00e4sittelyn tarvetta \u2013 kovien materiaalin osalta yleisin j\u00e4lkik\u00e4sittely lienee kiillotus.<\/p>\n
V\u00e4ritulosteiden (ja muiden multimateriaalikappaleiden) valmistaminen materiaalin ruiskutusmenetelm\u00e4ss\u00e4 toimii siten, ett\u00e4 tulostettava kappale jaetaan kerroksittain rasterikuvioon, ja kutakin materiaalia sijoitetaan kerroksella sijaitseviin yksitt\u00e4isiin pikseleihin. Kun vierekk\u00e4isiin ja\/tai p\u00e4\u00e4llekk\u00e4isiin pikseleihin sijoitetaan eri v\u00e4rej\u00e4, tulkitsee ihmissilm\u00e4 sen halutuksi v\u00e4riksi, sill\u00e4 silm\u00e4n erottelukyky ei riit\u00e4 yksitt\u00e4isiin pikseleihin. Vaikka kyseess\u00e4 onkin rajattu m\u00e4\u00e4r\u00e4 eri materiaaleja, voidaan n\u00e4in luoda runsas m\u00e4\u00e4r\u00e4 erilaisia vaihtoehtoja niin v\u00e4rien kuin muidenkin materiaaliominaisuuksien puolesta, vaikka materiaalia ei sekoiteta raaka-aineista ennen tulostusta.<\/p>\n
Materiaalin ruiskutukseen perustuvia, multimateriaalitulostukseen soveltuvia suurempia laitevalmistajia on markkinoilla ollut perinteisesti kaksi: 3DSystems (MultiJet -laitteet) ja Stratasys (PolyJet -laitteet). Stratasys tarjoaa laitteita, joilla on mahdollista k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 kuutta eri perusmateriaalia\/v\u00e4ri\u00e4 samanaikaisesti, mutta niiden yhdist\u00e4minen mahdollistaa jopa satojen tuhansien v\u00e4rien k\u00e4ytt\u00e4misen. 3DSystems MultiJet \u2013j\u00e4rjestelmiss\u00e4 materiaalivaihtoehtoja on puolestaan kaksi ja k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 vain harmaas\u00e4vyt.<\/p>\n
Lis\u00e4ksi viime vuosina markkinoille on tullut my\u00f6s Mimaki, jonka materiaalin ruiskutukseen ja uv-kovetukseen perustuvalla 3DUJ-553 3D-tulostimella on mahdollista toistaa yli 10 miljoonaa v\u00e4ri\u00e4. Kyseess\u00e4 on kuitenkin toistaiseksi vain pintav\u00e4ri, eli ominaisuuksien muuttaminen ei onnistu vokselitasolla eik\u00e4 tarjolla ole muita materiaaleja.<\/p>\n
Linkit valmistajien sivuille:<\/p>\n
- \n
- 3DSystems: https:\/\/www.3dsystems.com\/resources\/information-guides\/multi-jet-printing\/mjp<\/a><\/li>\n
- Stratasys: https:\/\/www.stratasys.com\/polyjet-technology<\/a><\/li>\n
- Mimaki: https:\/\/mimaki.com\/special\/3d_print\/<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva5-1024x418.jpg\")
Kuva 5. 3DSystems MultiJet mahdollistaa kovat ja pehme\u00e4t ominaisuudet samassa kappaleessa<\/figcaption><\/figure>\n ![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva6-1024x523.jpg\")
Kuva 6. Stratasys Polyjet tarjoaa kovien ja pehmeiden ominaisuuksien lis\u00e4ksi t\u00e4ysv\u00e4ritulostukseen. Oikealla k\u00e4sittelem\u00e4t\u00f6n, vasemmalla kiillotettu 3D-tuloste.<\/figcaption><\/figure>\n Materiaalin ruiskutusmenetelm\u00e4, jossa kappaleen valmistamiseen k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n useampia materiaaleja mahdollistaa r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ityjen \u201dmateriaalireseptien\u201d luomisen. Stratasys kutsuu r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ityj\u00e4 materiaaleja \u201ddigitaalisiksi materiaaleiksi\u201d ja tarjoaa niit\u00e4 eri materiaaliominaisuuksien saamiseksi. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 t\u00e4m\u00e4 tarkoittaa sit\u00e4, ett\u00e4 kun asiakas ostaa valmistajalta digitaalista materiaalia, saa h\u00e4n materiaalis\u00e4ili\u00f6iden mukana asetukset, joiden perusteella kone muodostaa valmistettavan materiaalin. Yritys tarjoaa vokselitason tulostusominaisuuksien my\u00f6t\u00e4 asiakkailleen my\u00f6s mahdollisuuden omien digitaalisten materiaalien luomiselle.<\/p>\n
Materaalin r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6innin lis\u00e4ksi lis\u00e4ksi voidaan my\u00f6s muokata valmistettavan kappaleen ominaisuuksia. Tulostusmenetelm\u00e4ss\u00e4 voidaan m\u00e4\u00e4ritell\u00e4 yksitt\u00e4isen vokselin ominaisuudet (esim. v\u00e4ri tai joustavuus). Kun se yhdistet\u00e4\u00e4n viereisten vokselien v\u00e4reihin ja ominaisuuksiin, saadaan koko kappaleen ominaisuudet m\u00e4\u00e4ritelty\u00e4 halutulla tarkkuudella. T\u00e4m\u00e4 mahdollistaa esimerkiksi rakenteet, jotka joustavat tiettyyn suuntaan. Periaatteessa t\u00e4m\u00e4 voisi mahdollistaa my\u00f6s 4D-tulostuksen, mik\u00e4li k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 on materiaaleja, joiden ominaisuudet muuttuvat ajan kuluessa esimerkiksi l\u00e4mp\u00f6tilan vaikutuksesta.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2019\/05\/2019-05-mm-kuva7.jpg\")
Kuva 7. Vokselitason tulostaminen mahdollistaa kappaleiden mekaanisten ominaisuuksien muuttamisen. Kuva: Stratasys<\/figcaption><\/figure>\n <\/p>\n
Antti Alonen
\nTKI-asiantuntija
\nSavonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n<\/p>\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/03\/lippulogot-1024x194_2020.png\")
<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"3D-tulostus (lis\u00e4\u00e4v\u00e4 valmistus) on suhteellisen uusi k\u00e4site suurelle yleis\u00f6lle, vaikka sill\u00e4 onkin jo useamman kymmenen vuoden kehityspolku takanaan. Luonnollisesti 3D-tulostusmenetelmien osalta kehityst\u00e4 on tapahtunut vuosien saatossa niin menetelmien, materiaalien kuin laitteidenkin osalta. T\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 standardi (SFS-ISO\/ASTM 52900) luokittelee lis\u00e4\u00e4v\u00e4n valmistuksen menetelm\u00e4t 7 eri luokkaan ja lis\u00e4ksi on laitteita, joissa yhdistell\u00e4\u00e4n […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":430,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[5,33],"class_list":["post-426","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3dtik","tag-3d-tulostus","tag-multimateriaalitulostus"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/426","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=426"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/426\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":978,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/426\/revisions\/978"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/430"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=426"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=426"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=426"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
- Stratasys: https:\/\/www.stratasys.com\/polyjet-technology<\/a><\/li>\n
- https:\/\/youtu.be\/VXntl3ff5tc<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
- Xyz: https:\/\/www.xyzprinting.com\/en-US\/product-level\/PROFESSIONAL\/color-series<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
- https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=E1ZxTCApLrs<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n
- Prusa:\n
- Palette 2 Pro: https:\/\/www.mosaicmfg.com\/products\/palette-2<\/a><\/li>\n