{"id":46,"date":"2018-03-02T11:34:28","date_gmt":"2018-03-02T11:34:28","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=46"},"modified":"2021-03-24T12:38:19","modified_gmt":"2021-03-24T12:38:19","slug":"uutta-ilmetta-betonirakenteisiin-3d-tulostetuilla-muoteilla","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/03\/02\/uutta-ilmetta-betonirakenteisiin-3d-tulostetuilla-muoteilla\/","title":{"rendered":"Uutta ilmett\u00e4 betonirakenteisiin 3D-tulostetuilla muoteilla"},"content":{"rendered":"

Uudenlaiset 3D-muottitekniikat ovat viime aikoina nousseet esille betonin valmistuksessa. Esimerkiksi vuoden 2017 betonirakenne Kruunuvuorenrannan koonta-asema Helsingiss\u00e4 on hieno esimerkki 3D-muottitekniikoiden mahdollisuuksista. (http:\/\/betoni.com\/tapahtumat-ja-koulutukset\/vuoden-betonirakenne\/vuosi-2017\/<\/a>)<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Kuva 1: Koonta-aseman betonisein\u00e4n kuviot. Kuvaaja: Timo Kiukkola, kuval\u00e4hde: http:\/\/betoni.com\/medialle\/kuvapankki\/betonipaivat-ja-nayttely\/vuoden-betonirakenne\/2017-kruunuvuorenrannan-koonta-asema\/<\/a><\/p>\n

3D-tulostus on yksi 3D-muottien valmistusmenetelmist\u00e4, jolla voidaan valmistaa muotteja esim. muovista, hiekasta tai vahasta. Erityisesti Saksassa on testattu paljon 3D-tulostettuja hiekkamuotteja betonivaluissa. Saksalainen 3D-tulostusyritys Voxeljet valmistaa hiekasta 3D-tulostavia teolliseen valmistukseen suunniteltuja 3D-tulostimia. Suurin Voxeljetin hiekkatulostin VX4000 on tulostusalueeltaan jopa 4m x 2m x 1m. Suomessa hiekkatulostuksiin on erikoistunut Hetitec Oy, joka on my\u00f6s Voxeljet AG:n virallinen yhteisty\u00f6kumppani. Voxeljetin hiekkatulostimilla voidaan tehd\u00e4 hyvinkin tarkkoja ja vapaa muotoisia hiekkamuotteja. Hiekkamuotit voivat olla kestomuotteja tai kertak\u00e4ytt\u00f6isi\u00e4. Hartsik\u00e4sittelyn avulla hiekkamuotit saadaan kest\u00e4m\u00e4\u00e4n useita k\u00e4ytt\u00f6kertoja, jolloin muotti kest\u00e4\u00e4 purkamista, vaikka sorkkaraudalla. Kertak\u00e4ytt\u00f6isill\u00e4 muoteilla voidaan kuitenkin tehd\u00e4 t\u00e4ysin vapaita muotoja, jolloin muotti puretaan hajottamalla tai vedell\u00e4 pesem\u00e4ll\u00e4.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Kuva 2: 3D-tulosten hiekkamuotin etuna on muotoilun vapaus. L\u00e4hde: Voxeljet AG, Friedberg<\/p>\n

3D-muotteja voidaan valmistaa my\u00f6s vahasta. Vahamuotteja on k\u00e4ytetty Lontoon metrohankkeessa vuonna 2016. FreeFab valmistaa vahamuotteja ensiksi 3D-tulostamalla ja sen j\u00e4lkeen pinta viel\u00e4 3D-jyrsit\u00e4\u00e4n tarkaksi. Vahamuotti irrotetaan betonista hajottamalla ja sulattamalla, jonka j\u00e4lkeen vaha on uudelleen k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 seuraavassa muotissa. Vahamuotin etuna on sen helppo purkaminen, vahan uudelleen k\u00e4ytett\u00e4vyys ja v\u00e4h\u00e4inen materiaalihukka.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Kuva 3: FreeFAB vahamuotin valmistus ja k\u00e4ytt\u00f6. L\u00e4hde: http:\/\/www.freefab.com\/<\/a><\/p>\n

Betonin valmistuksessa on tullut viime vuosina useita muita innovaatioita, jotka voisivat mahdollistaa betonirakenteiden uudenlaisen muotoilun. N\u00e4ist\u00e4 ehk\u00e4 eniten huomiota her\u00e4tt\u00e4nyt on betonin 3D-tulostus, jossa on kuitenkin omat ongelmat ja haasteet. 3D-tulostetun betonin laatu ja kest\u00e4vyys eiv\u00e4t ole viel\u00e4 t\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 riitt\u00e4v\u00e4n hyvi\u00e4, jotta betonin 3D-tulostusta voitaisiin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 rakentamisessa. Betonin 3D-tulostus vaatii viel\u00e4 materiaalien ja tekniikan kehityst\u00e4 sek\u00e4 testausta, jotta tulostetut rakenteet t\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t vaaditut rakennusm\u00e4\u00e4r\u00e4ykset.<\/p>\n

3D-tulostettujen muottien hyv\u00e4n\u00e4 puolena on se, ett\u00e4 niiss\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 haluttua betonilaatua sek\u00e4 perinteist\u00e4 valuprosessia, jolloin betonin ominaisuudet jo tunnetaan. Perinteinen betonin valmistusprosessi ei siis muutu, vaan 3D-tulostaminen tuo valutekniikkaan uusia mahdollisuuksia. 3D-tulostamisen hy\u00f6tyn\u00e4 ovat monimuotoisemmat pinnat, joita on vaikea perinteisill\u00e4 menetelmill\u00e4 valmistaa, kuten:
\n\u2022 kaksoiskaarevat pinnat
\n\u2022 3D-pinnat ja -kuviot
\n\u2022 logot ja tekstit koho- tai uppokuvioina<\/p>\n

3D-tulostamista kannattaa usein yhdist\u00e4\u00e4 osaksi perinteist\u00e4 muottitekniikkaa. Muottien tukirakenteet sek\u00e4 suorat ja tasaiset muotin kohdat kannattaa edelleen valmistaa perinteisin muottitekniikoin esim. vanerimuotteina. 3D-tulostaa kannattaa vain ne osat, jotka ovat muuten vaikeita valmistaa ja yhdist\u00e4\u00e4 ne 3D-tulostetut osat perinteisiin muotteihin.
\nSavonian LIVA-hankkeessa on tutkittu 3D-tulostettujen muottien valmistusta ja niiden toimivuutta betonivalussa. Kokeiluissa on k\u00e4ytetty Savonian muovia pursottavia 3D-tulostimia ja valmistettu muovisia muotteja ja muotinosia. Pienien prototyyppien valmistukseen on k\u00e4ytetty useita pienen kokoluokan 3D-tulostimia. Suuremmat t\u00e4ysikokoiset muotit on valmistettu German RepRap x1000 3D-tulostimella, miss\u00e4 on Savonian 3D-tulostimista suurin tulostusalue, 1m*0,8m*0,6m. Vaikka tulostusalue on melko iso, tulostusaika on kuitenkin isoissa tulostuksissa muovia pursottavalla 3D-tulostimella pitk\u00e4.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Kuva 4: Savonian 3D-tulostettu muovimuotti kokeilu.<\/p>\n

3D-tulostettujen muovimuottien valmistaminen pursotusmenetelm\u00e4ll\u00e4 vaatii suunnittelussa useita huomioitavia asioita. Ensimm\u00e4isen\u00e4 on luonnollisesti valmistusmenetelm\u00e4n mahdollisuudet ja rajoitteet – erityisesti tulostussuunta ja tukimateriaalitarve tulee ottaa huomioon muottien ja kappaleen muotojen suunnittelussa. Toinen olennainen asia on muotin purettavuus ja irrotussuunta. N\u00e4m\u00e4 tekij\u00e4t vaikuttavat my\u00f6s kappaleen muotoiluun ja rajoittavat muotoilun mahdollisuuksia. Muovimuotteihin t\u00e4ytyy mallintaa pienet p\u00e4\u00e4st\u00f6t, jotta muotit irtoavat valun j\u00e4lkeen betonista. Kappaleessa ei siis voi olla muotoja, josta muodostuu negatiivisia p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. Muovimuoteissa kannattaa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 modulaarisia ratkaisuja hy\u00f6dyksi, jolloin my\u00f6s vaikeammat muodot ovat mahdollisia purkaa. Lis\u00e4ksi suunnittelussa on huomioitava betonin materiaaliominaisuudet. Liian pienet muodot hajoavat helposti muotteja purkaessa.<\/p>\n

3D-tulostetun muovimuotin irrotus betonivalusta voi olla haastavaa, vaikka muoteissa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4kin muotti\u00f6ljy\u00e4. Muovimuoteissa oleva kerroksellinen tulostuspinta lis\u00e4\u00e4 muotin ja betonin v\u00e4list\u00e4 kitkaa ja vaikeuttaa muotin irrotusta. Toinen haaste muovimuotin irrotuksessa on muotin kesto. 3D-tulostetun muovimuotin kestoon vaikuttaa moni asia. Tulostusparametreja s\u00e4\u00e4t\u00e4m\u00e4ll\u00e4 voidaan vahvistaa sein\u00e4mien vahvuutta tai lis\u00e4t\u00e4 t\u00e4ytt\u00f6kerrosta. T\u00e4ytt\u00f6kerrosta lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 rakenteesta tulee vahvempi, mutta tulostukseen kuluu enemm\u00e4n materiaalia ja aikaa. Toinen taloudellisempi ratkaisu voisi olla vahvistaa muovimuotteja polyuretaanit\u00e4yt\u00f6ll\u00e4 tai k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 hartsikovetteita.<\/p>\n

3D-tulostettuja muovimuotteja voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 yhdist\u00e4m\u00e4ll\u00e4 pieni\u00e4 3D-tulostettuja muotinosia perinteisiin muoteihin. Suurissa tuotantom\u00e4\u00e4riss\u00e4 tai suurissa muoteissa pitk\u00e4n tulostusajan takia muovimuotit eiv\u00e4t ole v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 paras vaihtoehto, vaan silloin esim. hiekkamuotit voisivat olla j\u00e4rkev\u00e4mpi vaihtoehto. Hiekkamuotit tulevat my\u00f6s silloin kyseeseen, kun muodot ovat haasteellisia muovimuotin tulostuksen tai irrotuksen kannalta. Savonian LIVA-hankkeessa onkin seuraavaksi vuorossa 3D-tulostettujen hiekkamuottien testaaminen betonivaluissa.<\/p>\n

Sami Lampinen
\nProjektity\u00f6ntekij\u00e4
\nSavonia-ammattikorkeakoulu, LIVA-hanke<\/p>\n\n\n

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

Uudenlaiset 3D-muottitekniikat ovat viime aikoina nousseet esille betonin valmistuksessa. Esimerkiksi vuoden 2017 betonirakenne Kruunuvuorenrannan koonta-asema Helsingiss\u00e4 on hieno esimerkki 3D-muottitekniikoiden mahdollisuuksista. (http:\/\/betoni.com\/tapahtumat-ja-koulutukset\/vuoden-betonirakenne\/vuosi-2017\/) Kuva 1: Koonta-aseman betonisein\u00e4n kuviot. Kuvaaja: Timo Kiukkola, kuval\u00e4hde: http:\/\/betoni.com\/medialle\/kuvapankki\/betonipaivat-ja-nayttely\/vuoden-betonirakenne\/2017-kruunuvuorenrannan-koonta-asema\/ 3D-tulostus on yksi 3D-muottien valmistusmenetelmist\u00e4, jolla voidaan valmistaa muotteja esim. muovista, hiekasta tai vahasta. Erityisesti Saksassa on testattu […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":47,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20,1],"tags":[5,4,6,3],"class_list":["post-46","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-liva","category-uncategorized","tag-3d-tulostus","tag-betoni","tag-liva","tag-muotti"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46","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=46"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1001,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46\/revisions\/1001"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/47"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=46"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=46"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=46"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}