3D-Visualisoinnin tulostaminen

(1)

3D-VISUALISOINNIN TULOSTAMINEN

Ammattikorkeakoulututkinnon opinnäytetyö Mediatekniikka

Riihimäki, Syksy 2018 Mikko Arolainen

(2)

Mediatekniikan insinööri Riihimäki

Tekijä Mikko Arolainen Vuosi 2018

Työn nimi 3D-visualisoinnin tulostaminen Työn ohjaaja /t Jaakko Vasko

TIIVISTELMÄ

Opinnäytetyön tavoitteena oli avata 3D-tulostamisen prosessi kokonaisuu- dessaan. Työssä tutkittiin mitä esineen tulostaminen vaatii, mitä asioita pi- tää huomioida mallinnuksessa ja esineen suunnittelussa. Tutkin myös mikä tulostamistekniikka kannattaa valita ja mitä eroja on olemassa olevilla tu- lostimilla. Tarkoitus oli saada aikaan selkeä kuva siitä mitä 3D-tulostamisessa käytännössä tapahtuu ja miten tekniikat ja prosessit eroavat toisistaan.

Työssä käyn läpi olemassa olevia tulostamistekniikoita ja niiden eroja.

Avaan mm. FDM ja SLA -prosessit, joissa materiaalina käytetään muovia.

Selvitän myös mitä eroa on Selective Laser Sintering ja Selective Laser Mel- ting -tekniikoilla, joissa molemmissa voidaan käyttää valmistusmateriaa- lina metallijauhetta.

Työ tehtiin Hämeen ammattikorkeakoululle. Teorian pohjalta suoritettiin useita tulostuksia, jonka jälkeen esineiden ominaisuuksia vertailtiin. Tulos- tuksessa käytettävä 3D-malli on mallinnettu itse ja referenssinä tähän käy- tettiin V2-rakettia. Tulostukset suoritettiin Hämeen ammattikorkeakoulun Prenta-tulostimella.

Avainsanat 3D-tulostaminen, 3D tulostustekniikat, 3D-mallinnus, Ainetta lisäävä valmistus, Materiaalitulostus

Sivut 34 sivua, joista liitteitä 0 sivua

(3)

Media technology Riihimäki

Author Mikko Arolainen Year 2018

Subject Printing of 3D-visualization Supervisors Jaakko Vasko

ABSTRACT

The goal for this project was to unravel the 3D printing process. In this assignment, I studied what is needed to print an object. What should be con- sidered when modeling an object and printing it. I also studied which is the best suited printing technique for creating an object and what are the dif- ferences in the printers that are available on the market. The aim was to provide a clear overview of what 3D-printing is all about and how current techniques and processes differ from each other.

In the assignment I go through existing printing techniques and their dif- ferences. I will go through FDM and SLA – techniques where the material used is made from plastic. I will also explain what is different in Selective Laser Sintering and Selective Laser Melting. In these techniques the printing material can be metal powder.

Thesis was made for HAMK University of Applied Sciences. Based on the theory I performed several printings and the results were then compared to each other. The model which was used in the printing process is my own creation. Printing itself was concluded at the university on their Prenta- printer.

Keywords 3D-printing, 3D-printing technology, 3D-modeling, additive manufacturing, material printing

Pages 34 pages including appendices 0 pages

(4)

1 JOHDANTO ... 1

2 3D-TULOSTAMISEN TEORIA ... 2

2.1 Mitä on 3D-tulostaminen ... 2

2.2 Tekniikat ... 2

2.2.1 FDM-tekniikka ... 2

2.2.2 SLA-tekniikka ... 4

2.2.3 CLIP-tekniikka ... 5

2.2.4 SLS-tekniikka ... 6

2.2.5 SLM-tekniikka ... 8

2.2.6 LOM-tekniikka ... 9

2.3 Muut huomioitavat tekniikat ... 10

2.3.1 EBM-tekniikka ... 10

2.3.2 Binder Jetting-menetelmä... 10

3 MITÄ TULOSTAMINEN VAATII 3D-MALLILTA ... 10

3.1 Mallin luominen ... 10

3.2 Materiaalin valinta ... 11

3.3 Tulostamisessa huomioitavaa ... 12

3.4 Tulostamisen tiedostomuodot ... 12

3.4.1 STL-tiedostomuoto ... 12

3.4.2 OBJ-tiedostomuoto ... 12

3.4.3 3MF-tiedostomuoto ... 13

3.5 Tämän päivän käyttökohteet... 13

3.5.1 Lääketiede ... 13

3.5.2 Avaruus- ja ilmailuala ... 13

3.5.3 Autoteollisuus ... 14

3.5.4 Kaupalliset osat ja muut teollisuuden alat ... 14

3.5.5 Yksityiset käyttäjät ... 14

4 KÄYTÄNTÖ: RAKETTI ... 15

1. Mallinnus ... 15

2. 3DS Max valmistelut ja kääntäminen STL-muotoon ... 16

3. Tulostin Prenta Duo ... 17

4. Ensimmäinen tulostus ... 18

5. Toinen tulostus ... 20

6. Kolmas tulostus ... 22

7. Valmis esine ... 24

5 JOHTOPÄÄTÖKSET JA POHDINTA ... 26

(5)

1 JOHDANTO

Opinnäytetyössäni avaan 3D-tulostamisen teorian ja valmistan itse mallintamani raketin 3D-tulostimella. Työssä käyn läpi tällä hetkellä käytössä olevat tekniikat ja tulostamisen käyttö kohteet. Pääpainona ovat tekniikat ja laitteet jotka ovat kuluttajien saatavilla.

Pohdiskelen myös mitä 3D-tulostamisella tulevaisuudessa voidaan mahdollisesti saavuttaa. 3D-tulostaminen on nouseva ja ajankohtainen trendi ja alan tulevaisuuden näkymät ovat hyvät. Kysyntää löytyy niin kaupalli- selta kuin yksityiseltä puolelta. Kysyntä ei pelkästään koske tulosteita vaan myös kokonaisia laitteita. Tulevaisuudessa 3D-tulostin voikin löytyä melkein joka kodista.

Työssä tutkitaan eri tekniikoita. Mitkä ovat niiden erot ja miten niillä val- mistettujen esineiden ominaisuudet eroavat toisistaan. Tutkimme muun muassa Fused Deposition Modeling ja eli Stereolithography tekniikoita jotka käyttävät esineiden valmistukseen muovia. Selvitän myös mitä eroa on metallisten esineiden valmistukseen sopivilla Selective Laser Sintering ja Selective Laser Melting - tekniikoilla. Näiden lisäksi käyn läpi myös muita valmistusmenetelmiä.

Oman kappaleeni tulostamiseen käytän Hämeen ammattikorkeakoulun Prenta Duo-tulostinta. Laite on Suomessa suunniteltu ja valmistettu. Tu- lostan mallintamani raketin useaan kertaan, jonka jälkeen voin vertailla tu- losteiden ominaisuuksia. Tulostamisessa pyrin minimoimaan tulostusajan ja saavuttamaan parhaan mahdollisen laadun. Tavoitteena työn jälkeen on hallita 3D-tulostamisen perusteet yksinkertaisimpien osien ja esineiden osalta ja saada vahva pohja jatkaa syvemmälle 3D-tulostamiseen.

(6)

2 3D-TULOSTAMISEN TEORIA

2.1 Mitä on 3D-tulostaminen

3D-tulostaminen on käytännössä kolmiulotteisen kiinteän kappaleen val- mistamista digitaalisesta tiedostosta. 3D-tulostamisella valmistettu esine saavutetaan niin sanotulla mukautuvalla prosessilla, jossa tulostin tulostaa kiinteällä materiaalilla esineen kerros kerrokselta valmiiksi kappaleeksi.

Muita mahdollisia materiaaleja ovat eri metallit, paperi tai posliini. 3D-tulostuksessa esine valmistetaan materiaalia lisäämällä, toisin kuin perintei- sissä menetelmissä jossa materiaalia poistetaan. (3D printing.com, 2018a) 3D-malli jaetaan satoihin tai tuhansiin horisontaalisiin kerroksiin joiden pohjalta esine tulostetaan. Jakaminen voidaan tehdä 3D-ohjelmistossa tai itse tulostimessa (3D printing.com, 2018a). Jokainen kerros tulostetaan tiedoston pohjalta ja uusi kerros tehdään aina edellisen päälle. Kerrosten paksuus voi vaihdella 0,005 millimetristä aina 0,33 millimetriin (Sculpteo, 2018). Lopputuloksessa kerrosten rajoja ei juuri erota koska tulostettaessa sulaa materiaalia lisätään edelliseen kerrokseen, jolloin ne sulautuvat yhteen. Esineen kolmiulotteisuus saavutetaan, kun tulostin jäljittää 3D-mallissa annetun muodon. Lopputuloksen laatu määräytyy käytetyn materiaalin ja tulostimen suorituskyvyn mukaan. Mitä pienempää ja ohuempaa kerrosta tulostin pystyy luomaan, sen tarkempi on lopputulos.

2.2 Tekniikat

Kaikki laitteet eivät käytä samaa valmistustekniikkaa. On olemassa useita tapoja tulostaa ja kaikki nämä eroavat toisistaan. Suurin ero on miten ja millä tavalla kerrokset rakentuvat lopputuloksen saamiseksi. Osa teknii- koista käyttää sulatettavaa tai pehmennettävää materiaalia kerrosten luo- miseksi. Yleisimmät tätä valmistustapaa käyttävät tekniikat ovat Selective Laser Sintering ja Fused Deposition Modeling. Toisessa tapauksessa taas laseri tai muu vastaava tehonlähde kovettaa nestemäiseen tai jauheena olevaan materiaaliin tietyn kuvion kerros kerrokselta. Yleisin tätä tapaa käyttävä tekniikka on Stereolithography. Muita huomioitavia tekniikoita ovat jauheen ja liiman yhdistämistä käyttävä Binder Jetting ja metallival- mistukseen käytettävä Sheet lamination. Sheet lamination tekniikassa tulostin hitsaa tai sulattaa metallilevyjä kerros kerrokselta yhteen, jonka jäl- keen ylimääräiset materiaalit poistetaan koneistamalla. (Explaining the future, 2016a). Lääketieteessä taas on käytössä laitteita, joilla voidaan tulostaa yksinkertaisia implantteja elinsiirtoja varten, mm. korvanlehtiä (Lavars, N, 2016).

2.2.1 FDM-tekniikka

FDM eli Fused Deposition Modeling (kuva 1. Fused deposition modeling) on yleisin tekniikka joka käyttää sulatettavaa materiaalia valmistukseen.

(7)

Tekniikka on myös ainoa, jolla voidaan tulostaa heti käyttöön soveltuvia esineitä ja tuotteita siinä käytettävien materiaalien ansiosta. Erityisesti pienet ja yksityiskohtaiset esineet on helppo valmistaa tätä tekniikkaa käyttäen. FDM-tekniikkaan soveltuvilla materiaaleilla on hyvät tekniset ja kemialliset ominaisuudet. Nämä materiaalit kestävät myös hyvin lämpöä.

(3D printing from scratch, 2018a)

Ennen esineen valmistusta laitteen ohjelma kääntää Computer Aided De- sing – tiedoston (CAD) Standart Tesselation Language-tiedostomuotoon (STL.) ja jakaa sen kerroksiin. STL-tiedosto kertoo laitteelle millä tavalla jokainen yksittäinen kerros tulostetaan. Se kääntää 3D-mallin mitat x-, y- ja z-koordinaatteihin ja ohjailee valmistusta tämän mukaan. (3D printing from scratch, 2018a)

FDM-tekniikassa laite syöttää kerällä olevasta rullasta joko muovi- tai me- tallilankaa jonka se puskee kuumennetun suuttimen läpi alustalle. Suutti- mella säädellään materiaalivirtaa, samalla kun se sulattaa materiaalin pur- sotettavaan muotoon. Kun sulaa materiaalia pursotetaan edelliseen kerrokseen, jähmettyy se osaksi sitä. Laitteessa on myös toinen suutin, jolla saadaan tulostettua tukimateriaalia rakenteelle. Tukimateriaalia tarvitaan kriittisimmissä kohdissa, jotta malli säilyttää oikean muotonsa tulostuksen aikana. Tukimateriaalit poistetaan käsin tulostamisen jälkeen. Suuttimet liikkuvat neljään suuntaan x- ja y-akselilla horisontaalissa suunnassa. Kun laite on saanut yhden kerroksen valmiiksi, se laskee valmistusalustaa Z-ak- selin suuntaisesti alaspäin, jonka jälkeen tulostin aloittaa uuden kerroksen vanhan päälle. Tätä jatketaan niin kauan, kunnes laite on tulostanut halutun esineen kerros kerrokselta. Tulostamiseen käytetty aika riippuu esineen yksityiskohdista ja koosta. (3D printing from scratch, 2018a)

Fused-Filament Fabrication eli FFF on täysin vastaava tekniikka, joka on vain nimetty toisin. Tekniikka on nimetty toisin koska Fused Deposition Modeling (FDM) on Stratasys yhtiön rekisteröimä tuotemerkki. (3D printing.com, 2018b)

Kuva 1. Fused deposition modeling (3D printing from scratch, 2018b)

(8)

2.2.2 SLA-tekniikka

SLA-tekniikka eli Stereolithography (kuva 2 Stereolithography) on vanhin tekniikka 3D-tulostamisen historiassa. Tekniikka on esitelty ensimmäisen kerran vuonna 1986. Se on edelleen laajassa käytössä sen monipuolisten käyttötarkoitusten ansiosta. SLA-tekniikkaa käytetään laajalti prototyyppien ja mallien valmistukseen, mutta harvemmin sillä valmistetaan käyttö- valmiita esineitä. Tulostamisen aloittamisessa tekniikan periaatteet ovat samat kuin FDM-tekniikassa. CAD-malli käännetään STL-muotoon joka antaa laitteelle tiedot, miten jokainen kerros pitää tulostaa. Itse valmistus- prosessi eroaakin täysin edellisestä. SLA-tekniikassa esine valmistetaan täysin nestemäisestä materiaalista. Materiaalina toimii ultravioletti-valolla kovetettava hartsi. Laitteita ja valmistustapoja on useita erilaisia mutta perusteet ovat aina samat. Joissain laitteissa allas täytetään hartsilla, johon pohjalevy lasketaan. Toisissa taas materiaalia lisäävä syöttöterä pyyhkii le- vyn poikki jokaisen kerroksen jälkeen, lisäten muutaman millin paksuisen kerroksen uutta materiaalia edellisen päälle. Kun materiaali on lisätty le- vylle, laitteessa oleva ultraviolettilaser jäljentää STL-tiedoston kertoman kuvion nesteeseen jolloin hartsi reagoi siihen ja kovettuu haluttuun muotoon. Laser-säde ammutaan nesteeseen linssien läpi ja sädettä ohjataan X- Y-akselilla liikkuvalla peilillä, jotta saadaan haluttu kuvio aikaiseksi. Kun laser on saanut kerroksen jäljennettyä, siirtyy levy määritellyn kerrospaksuu- den verran alaspäin (tyypillisesti 0,05^– 0,15 mm). Tätä jatketaan STL- tiedoston pohjalta kerros kerrokselta niin kauan, kunnes esine on valmis.

(3D printing from scratch, 2018a; Palermo, E. 2013)

Kuva 2. Stereolithography (Custompart.net, 2008)

(9)

SLA-tekniikan etuna on tasainen jälki. Tasainen pinta syntyy, kun nestemäi- sen materiaali kovetetaan aina edellisen kerroksen päälle. Näin saadaan valmistettua yksityiskohtaisiakin esineitä. Kun laite on saanut tulostuksen valmiiksi pitää valmis esine vielä jälkikäsitellä. Mahdolliset tukimateriaalit poistetaan käsin, minkä jälkeen esine huudellaan liuottimella, jotta ylimää- räiset kohdat ja materiaali saadaan irrotettua. Lopuksi esine sijoitetaan ult- raviolettiuuniin, joka kovettaa sen lopulliseen muotoonsa. Tulostamiseen kuluvaan aikaan vaikuttaa hyvin paljon mallin yksityiskohtaisuus ja koko.

Merkittäviä tekijöitä ovat myös tulostimen fyysiset ominaisuudet esimerkiksi koko ja tulostamisnopeus. Tulostamisaika voi vaihdella tunneista päi- viin (Palermo, E. 2013). SLA-tekniikkaan perustuen on kehitetty edisty- neempi ja huomattavasti nopeampi tekniikka nimeltään Continuous Liquid Interface Production eli CLIP.

2.2.3 CLIP-tekniikka

Continuous Liquid Interface Production (kuva 3 Continuous Liquid Inter- face Production) on kehitetty SLA-tekniikan pohjalta. Suurin muutos ja etu verrattuna SLA-tekniikkaan on huomattavasti lyhempi valmistusaika (n. 25 – 100 kertaa nopeampi). Tekniikka on muuten samanlainen kuin SLA- tekniikka, mutta tulostamisessa käytetään lisänä yhtä ylimääräistä linssiä.

Laitteessa olevan altaan pohja on vaihdettu happea läpäiseväksi lasiksi.

Materiaalina toimii ultraviolettivalolla kovettuva hartsi. Kun materiaaliin pääsee happea samalla kun sitä sädetetään, hartsiin syntyy ns. "dead zone" eli kuollut alue. Dead zone on mikroskooppisen pieni kerros (0,014- 0,024 millimetriä) hartsissa, jossa ei voi tapahtua kovettumista siinä olevan hapen ansiosta. Kun kerros on muodostunut alkaa kone sädettää 3D-mallia poikkileikkauskuvina (pulsseina) linssin ja dead zonen läpi nesteeseen.

Tällä valon ja hapen yhdistelmällä saadaan aikaan jatkuva tulostamispro- sessi joka näyttää siltä kuin esine vedettäisiin esiin altaasta. (Krassenstein, B. 2015a; 3D printing.com, 18.3.2015)

Kuva 3. Continuous Liquid Interface Production (Varias L, 2018)

(10)

Kun mallia luodaan tasaisella tahdilla suoraan nesteeseen, ei siihen synny kerroksia tai niiden rajoja jolloin murtumisen mahdollisuudet pienenevät.

Samalla myös lopputuloksen tarkkuus ja pinnan laatu parantuvat. CLIP- tekniikalla on myös mahdollista tulostaa elastisia esineitä käytettäessä siihen sopivia materiaaleja. Esineiden elastisuus voi vaihdella aina superpal- lon kimmoisuudesta jäykempään, oman muotonsa palauttavaan esineeseen. (3D printing.com, 18.3.2015)

Kuva 4. Eroavaisuudet CLIP-tekniikassa ja perinteisessä tulostamisessa (Krassenstein, B. 2015b)

2.2.4 SLS-tekniikka

Selective laser sinteringin eli SLS:n periaatteet ovat samat kuin SLA:ssa.

Näiden kahden suurimmat erot ovat materiaalit ja säde jota käytetään.

SLS-tekniikassa materiaalina käytetään jauhetta nesteen sijaan. Jauhe voi olla nylonia, keramiikkaa, lasia tai metallia kuten alumiinia, terästä tai titaania. Tekniikka käyttää myös korkeajännitteistä laseria ultraviolettivalon sijaan. (Explaining the future, 2016b)

(11)

Kuten kaikissa edellä mainituissa tekniikoissa myös SLS käyttää valmistamiseen CAD-tiedostoa joka muutetaan STL-muotoon. Tiedon saatuaan laitteessa oleva laseri ampuu kuvion altaaseen, joka on täynnä jauheena ole- vaa materiaalia. Jauhepartikkelit johon laser kohdistuu, sintraantuvat yhteen muodostaen kiinteän rakenteen. Kun kerros on saatu valmiiksi, pyyh- käisee laitteessa oleva rulla lisää jauhetta altaaseen samalla kun valmistuslevy laskeutuu kerroksen verran alaspäin. Kun materiaali on jauhetta. ei ylimääräisiä tukirakenteita tarvita. Esine luodaan jauheen sisään, jolloin ympäröivä ylimääräinen jauhe tukee rakennetta koko valmistuksen ajan (3D printing from scratch, 2018a). Toisin kuin SLA- tai FDM-tekniikassa jossa valmistuvalla esineellä ei ole itsestään mitään tukevaa suojaa. (3D printing.com, 2018c)

Kuva 5. Selective Laser Sintering (3D printing from scratch, 2018c)

SLS-tekniikkaa käyttävien laitteiden hinnat ovat korkeita korkeajännittei- sen laserin takia. Tästä syystä tekniikka onkin paljon suositumpi valmista- jien kuin yksityishenkilöiden keskuudessa. Tekniikkaa käytetään myös paljon yksittäisten ja kustomoitujen esineiden valmistamiseen sen laajan materiaali valikoiman ansiosta. Materiaalien ansiosta laitteella voidaan tulostaa myös paljon käyttövalmiita esineitä aina pienoismalleista proteeseihin.

Esineet ovat kestäviä, lämpöä ja kemikaaleja kestäviä. (3D printing from scratch, 2018a) Joskus voidaan käyttää myös termiä DMLS (Direct Metal Laser Sintering) SLS:n sijaan. Tällöin tarkoitetaan samaa prosessia mutta vain metallille (SPI Lasers, 2018).

(12)

2.2.5 SLM-tekniikka

Selective laser melting eli SLM on sama tekniikka kuin Selective laser sintering. Tulostamisen pohjana toimii STL-tiedosto. Tekniikkaa käyttävät lai- teet ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin SLS-tekniikassa. Ne sisältävät val- mistuslevyn, jauhetta lisäävän rullan ja korkeajännitteisen laserin. Materi- aali SLM-tekniikassa on aina metallijauhetta, toisin kuin SLS-tekniikassa.

Korkeajännitteisen laserin ansiosta metallit voivat olla ruostumatonta te- rästä, titaania, kobolttia, kromia tai alumiinia. Materiaalien ansiosta tekniikalla valmistetut esineet kestävät kovaakin käyttöä. (3D printing from scratch, 2018f)

Suurin ero näiden kahden tekniikan välillä on käytettävän laserin teho.

SLM-tekniikassa materiaali sulatetaan yhtenäiseksi, toisin kuin SLS- tekniikassa jossa se vain sintrataan. Sintrauksessa materiaalipartikkelit yh- distetään toisiinsa paineen tai lämmön avulla mutta ne eivät kuitenkaan sulaudu toisiinsa. Sulattamalla materiaali yhtenäiseksi saadaan taas aikaan esineitä, jotka ovat erittäin vahvoja ja tiheitä (Castells, 2016).

Kuva 6. Sintrauksen ja sulattamisen ero (Texer Mold Technology, n.d.)

Tästä johtuen valmistusmenetelmä onkin suosittu teollisuudessa, erityisesti ilmailualalla. Tekniikan avulla voidaan luoda monimutkaisia osia no- peammin mitä perinteisellä koneistamisella. Tekniikka antaa mahdollisuu- den luoda geometrisesti monimutkaisia esineitä jotka voivat sisältää ohuita seinämiä, tyhjiöitä tai kanavia. Näissä tapauksissa perinteisellä me- netelmillä valmistetut esineet olisi pitänyt koostaa monesta eri kappa- leesta hitsaamalla ja koneistamalla. Jos vastaavaa on edes mahdollista valmistaa perinteisillä menetelmillä. Kotikäyttäjien keskuudessa tekniikka ei ole kohdannut suurta suosiota kalliiden laitteiden ja pitkien tulostamis- aikojen takia (3D printing from scratch, 2018a;Castells, 2016).

(13)

2.2.6 LOM-tekniikka

LOM eli Laminated Object Manufacturing (kuva 7) on laminointiin perus- tuva, nopea tulostamistekniikka. Tekniikassa esine valmistetaan kerrok- sista, jotka nidotaan yhteen (laminoidaan) käyttäen lämpöä ja painetta. Tä- män jälkeen malli leikataan haluttuun muotoon joko laserilla tai veitsellä.

Tulostettu esine vaatii aina jälkikäsittelyä. (3D printing from scratch, 2018a)

LOM-tekniikassa on monta eri työvaihetta. Tulostamisen pohjana toimii STL-tiedosto. Tulostimessa on kaksi materiaalikelaa, yksi josta materiaalia syötetään ja toinen josta materiaali kerätään. Materiaali voi olla joko metallia, muovia tai liimapintaista paperia. Laitteessa olevien kelojen välissä on valmistuslevy, jonka päältä materiaalia rullataan kuin filminauhaa. Kun uusi materiaali on rullattu edellisen kerroksen päälle, sulatetaan se uu- deksi kerrokseksi kuumennetun painerullan avulla. Tämän jälkeen laitteessa oleva laseri tai veitsi leikkaa uuteen kerrokseen halutun muodon, minkä jälkeen valmistuslevy laskeutuu noin 1,6mm alaspäin, jolloin prosessi alkaa alusta. (3D printing from scratch, 2018a)

Kuva 7. Laminated Object Manufacturing (3D printing from scratch, 2018d)

Riippuen materiaalista ja mallista jälkikäsittely voi olla maalaamista, poraa- mista tai hiomista. Jos käytetty materiaali on paperia, sen ominaisuudet ovat samanlaiset kuin puulla. Paperista valmistettu esine tarvitsee suojata kosteudelta ja tähän tarkoitukseen sopii hyvin lakka tai maali. (3D printing from scratch, 2018a)

(14)

LOM ei ole suosituimpia valmistusmenetelmiä, vaikka se on yksi halvim- mista ja nopeimmista. Tulostamisen kulut ovat pienet edullisista materiaaleista johtuen. Tällä tekniikalla saadaan tulostettua myös suhteellisen suu- ria esineitä. (3D printing from scratch, 2018a)

2.3 Muut huomioitavat tekniikat

2.3.1 EBM-tekniikka

Käytetään metallisten esineiden ja osien valmistukseen, täysin samanlainen kuin Selective laser melting-tekniikan kanssa. Ainut ero näiden kahden välillä on sulattamiseen käytetty säde. EBM-tekniikassa sädetykseen käy- tetään elektronisuihkua korkeajännitteisen laserin sijaan. (3D printing from scratch, 2018a)

2.3.2 Binder Jetting-menetelmä

Binder jetting on periaatteessa sama kuin SLS-tekniikka. Binder jetting ei sulata materiaalia, vaan esine liimataan kokoon. Tähän käytettävä laite on periaatteessa samanlainen kuin SLS-tekniikassa mutta sulattavan laserin sijaan laitteessa on liimaa syöttävä suutin, joka piirtää halutun kuvion jau- heeseen. Liima kovettaa jauheen ja näin saadaan haluttu muoto. Tätä jatketaan kerros kerrokselta, niin kauan kunnes tulostus on valmis. (3D printing, 2018d). Binder jetting-tekniikalla on myös mahdollista valmistaa moni värisiä esineitä, sillä osassa laitteissa on lisänä toinen suutin, josta voidaan pursottaa väriainetta valmistettavaan kerrokseen (Explaining the future, 2016b).

3 MITÄ TULOSTAMINEN VAATII 3D-MALLILTA

3.1 Mallin luominen

3D-malliksi ja sen luomiseen käy periaatteessa mikä tahansa mallinnus ohjelma, koska tulostettava tiedosto täytyy muuttaa aina STL-tiedostoksi.

Oman mallini olen luonut 3ds max – ohjelmalla joka on yksi yleisin kaupal- lisessa jaossa ja käytössä oleva mallinnusohjelma.

Mallintamisessa täytyy huomioida haluttu lopputulos. Mallin yksityiskoh- dat, käyttötarkoitus ja ulkonäkö pitää ottaa huomioon, kun mallia aletaan suunnitella. Huomioon pitää myös ottaa laite jota tulostamiseen tullaan käyttämään. Jos tulostamiseen käytettävä laite ei ole tarkkuudeltaan par- haimmistoa ei tulostettava malli voi olla millimetrin tarkkuudella suunniteltu. (Berenhaus, L. 2018)

(15)

Mallintaminen voidaan tehdä usealla eri tavalla. Yleisin tapa on käsin mallintaminen, eli luodaan malli millä tahansa 3D-ohjelmalla, polygoni po- lygonilta valmiiksi malliksi. Tätä tapaa olen itse käyttänyt mallini luomiseen. Yleisimpiä ohjelmia mitä mallintamiseen käytetään ovat mm. 3DS Max, Mudbox, Blender tai AutoCAD.

Mallintamiseen voidaan myös käyttää laserskannausta (kuva 8) jossa laserin avulla skannataan kiinteän esineen muoto, jonka ohjelmisto kääntää 3D-malliksi (PrintLab, 2018a).

Kuva 8. Laserskannaus (Print Lab, 2018b)

Toinen samantapainen tekniikka on valokuvaskannaus, Fotogrammetria, jossa digitaalisista valokuvista luodaan ohjelman avulla 3D-malli. Samasta kohteesta pitää ottaa useita kuvia eri kuvakulmista, jotta malli saadaan luotua. Tietokone laskee kuvien perusteella etäisyydet ja erovaisuudet ja saa näin aikaiseksi 3D-mallin. Tekniikka ei ole vielä täydellinen, eli mallia joudutaan vielä korjailemaan manuaalisesti 3D-ohjelmalla. (Zuza, M. 2018)

3.2 Materiaalin valinta

Materiaalivalinnassa pitää myös miettiä esineen käyttötarkoitusta. Jos esi- nettä tai osaa tullaan käyttämään johonkin suurempaan kokonaisuuteen, esimerkiksi varaosa, pitää huomioida osan mekaaniset ja kemialliset vaati- mukset. Jos esineeseen kohdistuu käytössä fyysistä jännitettä, rasitusta tai mahdollisesti kemikaaleista aiheutuvia rasitteita ja syövytystä, ei muovi välttämä ole paras materiaali. Muita huomioon otettavia asioita materiaalin suhteen ovat esineen mahdollinen elastisuus, tarvitseeko esineen jous- taa. Tai jos esine tulee olemaan kosketuksissa ruuan tai juoman kanssa on hyvä huomioida materiaalin bakteerien sietokyky. Valintaan vaikuttaa myös esineen mahdollinen maalaus, sillä kaikkia materiaaleja ei pysty maa- laamaan.

(16)

3.3 Tulostamisessa huomioitavaa

Itse tulostamisen kannalta tulee ottaa huomioon muutamia seikkoja. Onko kannattavampaa tulostaa malli kokonaisena vai tulostetaanko malli osissa.

Jos tulostus suoritetaan osissa, on osat liimattava tai muuten kasattava yhteen. Huomioon tulee ottaa myös tulostuskoko joka vaikuttaa suoraan tu- lostusaikaan. Tulostamisen asettelu kannattaa myös miettiä valmiiksi, tulostetaanko esine vaakatasossa vai pystyssä. Suunnan valinta vaikuttaa olennaisesti siihen, miten esine rakentuu ja kuinka vahva rakenteesta tulee. Suunta ja tulostustekniikka vaikuttavat myös pinnan viimeistelyyn. Esi- neen rakenteiden ollessa ohuita, tai jos esine saattaa sortua tulostuksen aikana, tulee silloin suunnitella tulostukselle tarpeelliset tukirakenteet.

3.4 Tulostamisen tiedostomuodot

3.4.1 STL-tiedostomuoto

STL-tiedostomuoto eli Standart Tesselation Language, on yleisin ja suosituin 3D-tulostamiseen käytettävä tiedostomuoto. Suurin osa saatavilla ole- vasti tulostimista tukee ja käyttää STL-formaattia. Verkossa saatavilla olevien 3D-arkistojen tiedostot ovat myös yleensä STL-tiedostoina. Tämä formaatti löytyy melkein jokaisesta 3D-tulostamiseen käytettävästä ohjel- masta. Se on yksinkertainen ja helppo käyttää, minkä ansiosta se on luultavasti myös suosituin. (3D printing from scratch, 2018e)

STL-tiedosto kuvaa pääsääntöisesti 3D-objektin puhdasta pinta geomet- riaa, eikä se ota huomioon mallissa mahdollisesti olevia tekstuureja, värejä tai muita ominaisuuksia joita CAD-mallit yleensä sisältävät. Tosin STL- formaatista on olemassa muutamia variaatioita, joiden on mahdollista si- sältää väri informaatiota. Tämä mahdollisuus löytyy, jos STL-tiedosto on tallennettu binäärimuodossa. STL-formaatti tukee binääri- ja ASCII- tallennusmuotoja, joista binääri on yleisesti suositumpi kompaktin muotonsa ansiosta. Binääri-muoto myös mahdollistaa suurien tiedostojen tal- lentamisen. (3D printing from scratch, 2018e)

3.4.2 OBJ-tiedostomuoto

OBJ. on myös suosittu 3D-tulostamiseen käytetty tiedostomuoto. OBJ- tiedosto sisältää pelkän geometrisen muodon mallista ja voi sisältää samalla useita eri attribuutteja, kuten geometriset kärkipisteet tai tekstuu- rien koordinaatit CAD-mallissa. Samoin kuin STL-muoto, tukee OBJ-muoto binääriä kuin myös ASCII-muotoa. (3D printing from scratch, 2018e)

(17)

3.4.3 3MF-tiedostomuoto

3MF-tiedostomuoto on uusi ja se esiteltiin vasta jokin aika sitten. Se on Microsoftin kehittämä ja sen pitäisi tehdä 3D-tulostamisesta paljon hel- pompaa tavallisille käyttäjille. Varsinkin heille jotka käyttävät Windows 10 käyttöjärjestelmää, mikä sisältää Autodeskin kehittämän Sparkin. Spark on 3D-tulostamiseen käytetty ohjelmisto alusta. 3MF-tiedostomuoto ei ole uusi muoto vaan se on ollut olemassa jo jonkin aikaa. Microsoft on vain käynyt sen täysin uudelleen läpi ja on nyt julkaissut sen käyttöön. (3D printing from scratch, 2018e)

3MF-tiedostomuodossa on paljon etuja, sillä se sisältää kaiken tiedon 3D- mallista yhdessä tiedostossa. Sitä pystytään myös päivittämään joka tar- koittaa, että siihen voidaan lisätä informaatiota. 3MF-muoto on suunniteltu erityisesti vaiheittaiseen valmistukseen, eli edellä mainitut, kerros kerrokselta, valmistavat tekniikat. (3D printing from scratch, 2018e)

3.5 Tämän päivän käyttökohteet 3.5.1 Lääketiede

Tällä hetkellä suurin kehitys 3D-tulostamisessa on lääketieteen parissa.

3D-tulostaminen saa yhä enemmän ja enemmän jalansijaa lääketieteessä sitä mukaa kun tekniikka, suorituskyky ja tarkkuus kasvavat. Jo nyt 3D-tulostamista käytetään laajalti kipsien ja proteesien tulostamiseen. Protee- sien valmistuksessa 3D-tulostamisella mahdollistetaan tarkka, halpa ja nopea valmistus, mikä perinteisellä tavalla saattaa olla aikaa vievää ja kallista, varsinkin jos oikean mallisen proteesin valmistaminen ei onnistunut en- simmäisellä kerralla. (Schwartz, J. 2016)

Muita käytössä ja tulevaisuudessa olevia kohteita ovat kudokset, implantit (esim. korvanlehti), lääketieteelliset instrumentit, luiden tukirakenteet, eli- met, tekohampaat ja sydämen kammio (Meskó, B. 2015.). Osalle listatuista tekniikka on vasta tulossa tulevaisuudessa, vaikka teoria ja testituloksia on jo olemassa, Osa on jo nykypäivää, esimerkiksi vuonna 2014 Slovakiassa potilaan kallossa oleva reikä paikattiin 3D-tulostetulla titaani levyllä (Mo- litch-Hou, M. 2014).

3.5.2 Avaruus- ja ilmailuala

Avaruus- ja ilmailualalla 3D-tulostamisen käyttö keskittyy lähinnä metalli- siin valmistustapoihin, koska tuotteissa vaaditaan hyvää kestävyyttä. Tällä hetkellä mm. NASA valmistaa rakettimoottoreiden palotiloja käyttäen SLM-tekniikkaa. Vuonna 2015 FAA (U.S Federal Aviation Administration) hyväksyi ensimmäisen 3D-tulostetun osan käyttämisen avaruusaluksessa.

(18)

Kyseessä oleva osa on kompressorin sisääntulossa käytettävä lämpötila- anturi. (Radis, L. 2015)

3.5.3 Autoteollisuus

Vaikka autoteollisuus oli ensimmäisten joukossa 3D-tulostamisen käyt- töönotossa, on sen käyttö jäänyt sillä saralla pieneksi. 3D-tulostamista käy- tetään lähinnä pieni volyymisten prototyyppien valmistamiseen. Mutta nä- kymä näyttää tälläkin saralla paremmalta ja 3D-tulostamista käytetään yhä enemmän valmiiden mallien ja käyttövalmiiden osien valmistukseen.

Tulevaisuuden näkymät myös pitkällä aikavälillä näyttävät lupaavilta tekniikoiden kehittyessä. On erittäin mahdollista, että jossain vaiheessa ketä tahansa voi suunnitella oman yksilöllisen ajoneuvonsa ja tilata sen suoraan tehtaalta. (Bekiaris, J. 2015)

3.5.4 Kaupalliset osat ja muut teollisuuden alat

Viimeisten parin vuoden aikana 3D-tulostaminen on myös tullut terminä tutuksi tavallisille kuluttajille. Vaikka monikaan henkilö ei vielä tiedä mitä 3D-tulostaminen on, on se saanut jo paljon jalansijaa eri tuotannon aloilla.

Erityisesti korut ja sisustukseen käytettävät esineet ja elementit ovat nou- sussa. Nykyisin on myös monia palveluita, joissa yksityishenkilöt voivat tulostaa omista 3D-malleistaan valmiita esineitä. Asiakas lähettää oman tie- dostonsa yritykselle, jossa malli tulostetaan ja toimitetaan takaisin tilaa- jalle.

3D-tulostaminen on myös tuonut etuja isojen tuotebrändien tuotantoon.

Esimerkiksi kaikki tuotteiden prototyypit voidaan suunnitella ja valmistaa päivän aikana, mikä ennen olisi voinut kestää monia viikkoja. Samalla myös kustannukset ovat laskeneet. Esimerkiksi Nike on ottanut 3D-tulostamisen käyttöön omissa prosesseissaan (Nelson JR, K. 2015).

3.5.5 Yksityiset käyttäjät

Tällä hetkellä 3D-tulostaminen on vain harrastajien tai muuten innokkai- den 3D-tulostajien suosiossa. Yksityisten käyttäjien määrä on vielä suhteellisen pieni mutta se kasvaa kovaa vauhtia. Kasvu johtuu laitteiden ja uusien tulostusmateriaalien kehittymisestä. Käyttäjien määrän arvellaankin kas- vavan tulevina vuosina 3D-tulostamisen tullessa tutummaksi suurille ku- luttajaryhmille. Uusien laitteiden hintojen odotetaan myös laskevan kulut- taja ystävällisemmiksi. (Stamford, C. 2016)

(19)

4 KÄYTÄNTÖ: RAKETTI

1. Mallinnus

Mallintamani raketti on geometrialtaan yksinkertainen, mutta sen mallintamiseen kului kuitenkin yllättävän paljon aikaa. Isot ja pyöreät linjat ovat suhteellisen helppoja tehdä, mutta vaikeudet alkavat heti kun mukaan ote- taan teräviä reunoja ja suoria kulmia. Juurikin näiden terävien kohtien mallintamiseen ja tarkistamiseen meni eniten aikaa. Tarkastelu piti myös tehdä aina niin että malli oli käännetty tulostusmuotoon (.stl), formaattien eroavaisuuksien takia. Käytännössä malli piti aina saattaa valmiiksi, tarkis- taa ja palata taas takaisin alkuun mahdollisten virheiden korjaamiseksi.

Omassa mallissani eniten harmia aiheuttivat raketin siivekkeet. Niiden paksuudet ja muotoon kuuluvat kulmat tekivät tulostamisesta hankalan.

Minulla oli myös hankaluuksia hahmottaa mallin fyysistä kokoa, kun ohjel- massa tehty sentin suurennus saattaa vaikuttaa valmiiseen malliin monta kymmentä senttiä. Tämän takia onkin tärkeää määrittää ohjelmiston ja mallin mittayksiköt tarkkaan ennen mallinnuksen aloittamista.

Mallin pohjana ja referenssiä käytin toisen maailmansodan aikaista V2-rakettia. Referenssikuvat asetettiin kahdelle pystyssä olevalle objektille ja ne kohdistettiin keskenään samalle tasolle. Se miten mallia aletaan luoda pohjakuvien perusteella, on makuasia. Mallin voi luoda käyttämällä valmista muotoa ja muokata tätä. Tai luomisen voi aloittaa puhtaalta pöy- dältä ja suunnitella mallin pala palalta. Itse suosin jälkimmäistä tapaa.

(20)

Kuva 9. Referenssi kuvat ja ensimmäinen malli 3Ds maxissa.

2. 3DS Max valmistelut ja kääntäminen STL-muotoon

Ennen mallintamisen aloittamista ohjelmiston mittasuhteet tulee asettaa haluttuun muotoon. Tässä tapauksessa cm x cm. Samoin pohjana oleva ruudukko on hyvä asettaa sopivan kokoiseksi, jotta mallin mittasuhteista on helppo pysyä kartalla. On myös hyvä suunnitella jo valmiiksi minkä kokoiseksi haluttu malli on tarkoitus tulostaa. Näiden jälkeen perus asetukset ovat kunnossa. STL-muotoon kääntämisessä on kaksi mahdollisuutta, bi- nääri tai ASCII.

(21)

3. Tulostin Prenta Duo

- Laitteen koko 49,5x42,5x38cm - Tulostus ala 20x20x20cm

- Tulostusalusta on lämmitettävä (max 120 °C) - Kappalejäähdytys

- Kaksi pursotinta

o Kaksivärisiä kappaleita, toinen pursotin voidaan asettaa tulos- tamaan tukirakenteita vaikeisiin tulostuksiin.

- Suuttimien tulostuslämpötila 150–275 °C

- Tulostuskerroksien vahvuus säädettävä 0,05-0,4mm - Tulostusnopeus max 150mm/s, yleisin käytettävä 60mm/s

- Ohjelmisto on avoimen lähdekoodin Repetier-Firmware Arduino Mega2560 alusta

- Laitetta voidaan käyttää sen omalla käyttöpaneelilla, eli tietokone ei ole pakollinen. Käyttöpaneelilla voidaan tulostaa suoraan muistikor- tilta.

(Prenta. 2018)

Kuva 10. Prenta Duo 3D-tulostin (Prenta, 2018a)

(22)

4. Ensimmäinen tulostus

Kuva 11. Ensimmäinen mallinnus valmiina.

Ensimmäinen versio osoittautui vialliseksi. En osannut ottaa huomioon mallin oikeita mittasuhteita ennen tulostamista. 3ds maxissa tutkittuna malli näytti olevan ehjä ja oikean kokoinen (n. 10cm korkea), mutta itse lopputulos ei ollutkaan sitä mitä piti. Valmiin esineen koko on kahdeksan senttimetriä korkea ja kolme senttimetriä leveä, leveimmässä kohdassa

(23)

Kuva 12. Ensimmäinen tulostus, korkeus 8cm ja siivekkeiden kohdalta 3cm leveä.

Tulostettaessa malli katkaistiin vaakatasossa kahtia, jolloin molemmat osat voitiin tulostaa rinnakkain. Tällä tavalla valmistusaikaa saatiin lyhennettyä.

Mallin siivekkeet olivat myös jääneet suunnittelussa liian ohuiksi, jolloin ne eivät olisi kestäneet kokonaisen mallin tulostamista. Vaikka pohjaosa tulostettiin omana kokonaisuutenaan ja pohjapuoli ylöspäin, ei siivekkeiden rakenteet olleet silti tarpeeksi kestäviä. Siivekkeet ja pohjan reuna menet- tivät muotonsa tulostuksessa. Yhdestä siivekkeestä jäi kokonaan noin yksi neljäsosa tulostumatta.

(24)

Kuva 13. Ensimmäisen version pilalle mennyt pohja ja siivekkeet.

5. Toinen tulostus

Ensimmäisestä tulostuksesta oppineena tein toisesta versiosta reippaasti suuremman. Kiinnitin erityistä huomiota siivekkeiden paksuuteen. Ennen tulostamista raketti jaettiin neljään osaan. Osat tulostettiin rinnakkain omina kappaleinaan. Tällä tavalla vähennetään materiaali hävikkiä, jos jokin osa tulostuksesta ei onnistu. Pieleen mennyt kappale voidaan suunnitella ja tulostaa uudelleen.

(25)

Kuva 14. Toinen tulostus. kappaleet eroteltuina ja koottuna.

Huono puoli tässä tapauksessa on työmäärä, jota vaaditaan kappaleen viimeistelyyn. Kun esine tulostetaan monessa osassa, vaatii lopputulos paljon jälkikäsittelyä. Jos kokonaisuus jaetaan osiin, syntyy siihen väkisin liitos- kohtia. Liitosten siistiminen ja piilottaminen voi vaatia paljon hiomista ja maalausta. Riippuen tulostimen ja ohjelmiston tarkkuudesta voi myös osien johdonmukaisuus kärsiä. Oman työni kohdalla tämä tarkoitti sitä, että saumat eivät aivan osuneet kohdalleen. Liitoskohdan kartiot olivat hieman liian pitkiä tai paksua jolloin niiden kohdalle syntyi rakoja ja ta- soeroja. Valmiin esineen viimeistely ei ole mahdotonta mutta erittäin työ- lästä eikä kannattavaa.

Tällä tavalla valmistetun mallin kestävyys on välttävää tasoa. Raketti ei kestä juuri yhtään kiertämistä tai vääntämistä liitosten takia. Verrattuna edelliseen malliin siivekkeet onnistuivat tällä kertaa hyvin.

(26)

Kuva 15. Toisen mallin asettelu tulostukseen.

6. Kolmas tulostus

Kolmatta tulostusta varten malli halkaistiin pituussuunnassa kahtia. Tulos- tamiseen käytetty versio oli sama kuin toisella tulostuskerralla, vain tulostus asemointia muutettiin. Kolmannella kerralla tulostusaika jäi lyhyeksi, kun osat voitiin tulostaa samalla kertaa.

(27)

Kuva 16. Kolmas tulostus valmiina.

Myös viimeistelyyn käytettävä aika jäi vähiin, vaikka liitoskohta onkin suuri.

Tarkka tulostin ja hyvin tehty malli vaikuttavat siihen paljon esineen viimeistelyyn tarvitsee käyttää aikaa. Liitoksen saa käytännössä piiloon hio- misen, liiman ja maalauksen avulla. Lopputulos näyttää täysin ehyeltä esi- neeltä.

Kolmas malli oli myös kestävyydeltään paras. Se kestää taivuttamista ja kiertämistä hyvin, vaikka se koostuu kahdesta erillisestä osasta. Malli ei myöskään katkea kovallakaan vääntämisellä. Heikoin kohta mallissa ovat siivekkeet, mutta verrattaessa ensimmäiseen versioon ne ovat erittäin kes- tävät.

(28)

Kuva 17. Kolmas ja toinen versio vertailussa.

7. Valmis esine

Viimeisteltäväksi esineeksi valittiin kolmas versio, joka oli laadultaan ja kestävyydeltään paras. Aloitin viimeistelyn poistamalla tulostuksessa syn- tyneet ylimääräiset purskeet ja muovit. Näiden poistaminen on helpoin tehdä askarteluveitsellä tai muulla vastaavalla. Purskeiden poistamisen jäl- keen hioin esineen pinnat ja liitoskohdat. Pinnat tasoitetaan hiekkapape- rilla, jolla saadaan kadotettua kerrosten väliset rajat. Hiomiseen käytettävä aika riippuu kerrosten välisistä rajoista (paksut kerrokset synnyttävät sel- vemmät rajat) ja materiaalin vahvuudesta. Erityisen tarkkaan pitää käsi- tellä kaikki liitoskohdat, jotta liitokset jäävät mahdollisimman hyvin piiloon valmiissa esineessä. Kun haluttu pinnanlaatu on saavutettu, liimataan osat

(29)

yhteen. Liitosten siistimiseen voidaan käyttää liiman lisänä myös täyteai- netta. Liiman ja mahdollisen täyteaineen kuivuttua liitokset saattavat kai- vata vielä lisää hiomista.

Kuva 18. Valmis raketti hiottuna ja maalattuna.

Seuraavana vuorossa oli maalaus. Esine on helpoin maalata ruiskulla tai spraymaalilla, jolloin maalikerrokset saadaan pidettyä ohuina ja maalaus- jälki on tasaista. Raketin maalaus suoritettiin spraymaalilla. Maalin valin- nassa pitää huomioida sen sopivuus kyseiselle materiaalille. Olisi myös jär- kevämpää miettiä tulostettavan esineen väri ennen tulostamista, jotta tu- lostimeen voidaan valita mahdollisimman saman väristä materiaalia. Tällä

(30)

tavalla säästetään maalauskertoja, kun alkuperäinen väri saadaan nopeasti häivytettyä. Raketti sai kolme kerrosta maalia ja viimeisenä päälle ruisku- tettiin lakkakerros.

5 JOHTOPÄÄTÖKSET JA POHDINTA

Työn tavoitteena oli käydä läpi olemassa olevia tulostustekniikoita, mitkä ovat eri tekniikoiden vahvuudet ja niiden käyttötarkoitukset. Työssä selvi- tettiin myös mitä pitää huomioida ennen tulostamista. Teorian pohjalta suunniteltiin ja mallinnettiin raketti, joka tulostettiin muutaman kerran.

Tulostettaessa opittiin tulostamisen suunnittelua, miten päin osat ovat jär- kevä asemoida ja mistä kohtaa malli kannattaa halkaista tai jakaa. Ensim- mäinen version pilalle menneet siivekkeet pakottivat myös tekemään muutoksia tulostuksessa käytettävään malliin. Tulosteista paras versio (kolmas) valittiin viimeisteltäväksi. Viimeistelyssä olisi voinut käyttää enemmän aikaa mallin hiomiseen, jolloin tulostuskerrosten välit olisivat paljon huomaamattomampia.

3D-tulostaminen ja kaupallistaminen on edelleen suhteellisen lastenken- gissä, vaikkakin tekniikat ja laitteet ovat edistyneet huimaa vauhtia viimeisten vuosien aikana. Tarjolla olevat materiaalit ovat myös laajentuneet, jolloin tulostamista voidaan käyttää laajemmin hyväksi. 3D-tulostaminen tulee olemaan tulevaisuuden ala tuotannon eri aloilla, sen laajojen käyttö- mahdollisuuksien takia. Mutta tuota murrosta saadaan odottaa vielä jotain vuosia, vähintään niin kauan kunnes laitteiden, valmistuksen ja materiaalien kustannukset on saatu järkevälle tai alemmalle tasolle verrattuna ny- kyisiin valmistusmenetelmiin. Joissain tapauksissa 3D-tulostaminen on jo parempi tapa valmistaa ja tuottaa asioita. Hyvä esimerkki on monimutkai- set esineet, joita valmistetaan vain muutamia kappaleita. Näiden esineiden perinteinen valmistaminen on yleensä monimutkaista ja aikaa vievää.

Massatuotannossa perinteiset valmistusmenetelmät ovat edelleen kus- tannustehokkaampia.

Tällä hetkellä tavalliset kuluttajat ovat suhteellisen tietämättömiä 3D-tulostamisesta. Lähimmät kosketukset koko asiaan saadaan kaupoista myy- tävistä tulostimista ja niiden materiaaleista. Ja näitä laitteita ostavat lä- hinnä alan harrastajat. Verkosta löytyy useampiakin yrityksiä joiden kautta voi tulostuttaa omia mallejaan tai tilata suoraan valmiita tuotteita. Mutta nämäkin palvelut ovat edelleen suhteellisen tuntemattomia.

Tulevaisuuden näkymänä uskon 3D-tulostimen olevan uusi TV, eli se tulee löytymään melkein joka kodista. Sitä ennen se on luultavasti otettu käyt- töön jo laajalti eri yrityksissä.

(31)

LÄHDELUETTELO

3D printing from scratch. (2018). History of 3D printing. Haettu 17.12.2018

http://3dprintingfromscratch.com/common/history-of-3d-printing/

3D printing from scratch. (2018a). Types of 3D printers or 3D printing technologies overview. Haettu 17.12.2018

http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-printers-or-3d- printing-technologies-overview/

3D printing from scratch. (2018b). Fused Deposition Modeling. Haettu 17.12.2018 osoitteesta

http://3dprintingfromscratch.com/wp-content/uploads/2015/03/types- of-3d-printers-3d-printing-technologies-07.jpg

3D printing from scratch. (2018c). Selective Laser Sintering SLS. Haettu 18.12.2018 osoitteesta

3D printing from scratch. (2018d). LOM - Laminated Object Manufactur- ing. Haettu 18.12.2018 osoitteesta

3D printing from scratch. (2018e). Places to download 3D printer files and files formats overview. Haettu 19.12.2018

http://3dprintingfromscratch.com/common/places-to-download-3d-printer-files-and-files-formats-overview/#files

3D printing from scratch. (2018f). Selective Laser Melting. Haettu 18.12.2018

http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-printers-or-3d- printing-technologies-overview/#slm

3D printing.com. (2018a). What is 3D-printing. Haettu 18.12.2018 http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/#whatitis

3D printing.com. (2018b). Fused Deposition Modeling (FDM), Haettu 18.12.2018

http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/#fdm

3D printing.com. (2018c). Selective Laser Sintering (SLS), Haettu 18.12.2018

http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/#sls

(32)

3D printing.com. (2018d). Binder Jetting. Haettu 18.12.2018 http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/#Binder-Jetting

3D printing.com, 18.3.2015, Carbon3D Reaches Incredible 3D Printing Speeds with CLIP! Haettu 18.12.2018

http://3dprinting.com/news/carbon3d-reaches-incredible-3d-printing- speeds-with-clip/

Bekiaris, J. 2015. The future of making cars: How 3D printing will revolutionize the auto industry, Haettu 19.12.2018

https://3dprint.com/111644/3d-printing-revolutionize-auto/

Berenhaus, L. (2018). How to Prepare your Render/Animation Model for 3D Printing, Haettu 18.12.2018

http://www.shapeways.com/tutorials/how-to-prepare-your-render-animation-model-for-3d-printing

Castells, R. (2016). DMLS vs SLM 3D Printing for Metal Manufacturing, haettu 4.12-2018

https://www.element.com/nucleus/2016/06/29/dmls-vs-slm-3d-printing- for-metal-manufacturing

Custompart.net. (2008) Stereolithography. Haettu 17.12.2018 osoitteesta http://www.custompartnet.com/wu/images/rapid-prototyping/sla.png Explaining the future. (2016a). 3D Printing. The range of technologies.

Haettu 18.12.2018,

http://explainingthefuture.com/3dprinting.html

Explaining the future. (2016b). Powder bed fusion. Haettu 18.12.2018.

Explaining the future. (2016c). Binder Jetting. Haettu 18.12.2018.

Krassenstein, B. 2015a. Carbon3D Unveils Breakthrough CLIP 3D Printing Technology. 25-100X Faster. Haettu 18.12.2018.

https://3dprint.com/51566/carbon3d-clip-3d-printing/

Krassenstein, B. 2015b. Eroavaisuudet CLIP-tekniikassa ja perinteisessä tulostamisessa. Haettu 14.12.2018 osoitteesta

https://3dprint.com/wp-content/uploads/2015/03/clip6.jpg

Lavars, N. 2016. 3D printed ear, bone and muscle structures come to life after implantation in mice. Haettu 18.12.2018

https://newatlas.com/3d-printed-ear-implantation/41869/

(33)

Meskó, B. 2015. 12 things we can 3D print in medicine right now. Haettu 19.12.2018

https://3dprintingindustry.com/news/12-things-we-can-3d-print-in-medicine-right-now-42867/

Molitch-Hou, M. 2014. Man’s livelihood restored by EU’s approval of 3D printed cranial implant, Haettu 19.12.2018

https://3dprintingindustry.com/news/3d-printed-cranial-implants-re- ceives-eu-approval-36296/

Nelson JR, K. 2015. Nike was just granted a key patent for 3D printed shoe technology. Haettu 19.12.2018

http://www.digitaltrends.com/cool-tech/nike-patents-3d-printed-shoe- technology/

Palermo, E. 2016. What is Stereolithography? Haettu 17.12.2018 https://www.livescience.com/38190-stereolithography.html

Prenta. (2018). Prenta duo 3D-tulostin. Haettu 19.12.2018 osoitteesta http://www.prenta.fi/images/kuvat/duo_netti.jpg

Prenta. (2018a). Prenta Duo 3D-tulostin. Haettu 19.12.2018 http://www.prenta.fi/index.php

PrintLab. (2018a). Laser skannaus. Haettu 11.12.2018 osoitteesta

http://weareprintlab.com/uploads/images/Virtual-Reality.Animation.jpg PrintLab. (2018b). EinScan-Pro with SolidEdge ST10 Software. Haettu 19.12.2018

http://weareprintlab.com/products/einscan-pro

Radis, L. 2015. GE Aviaton gets FAA Certification for first 3D printed jet engine part. Haettu 19.12.2018

http://3dprinting.com/aviation/ge-aviation-gets-faa-certification-for- first-3d-printed-jet-engine-part/

Schwartz, J. 2016. The future of 3D-printed prosthetics. Haettu 19.12.2018 https://techcrunch.com/2016/06/26/the-future-of-3d-printed-prosthetics/?guccounter=1

Sculpteo. (n.d.), Layer thickness in 3D Printing. Haettu 16.12.2018 https://www.sculpteo.com/en/glossary/layer-thickness-definition/

Stamford, C. 2016. Gartner says worldwide shipments of 3D printers to grow 108 percent in 2016. Haettu 19.12.2018

https://www.gartner.com/newsroom/id/3476317

(34)

SPI Lasers. (2018). Direct Metal Laser Sintering & Selective Laser Melting.

Haettu 18.12.2018

https://www.spilasers.com/application-additive-manufacturing/selective-laser-sintering-and-melting/

Texer Mold Technology. (n.d.). Sintrauksen ja sulattamisen ero. Haettu 11.12.2018 osoitteesta

https://www.texerdesign.it/media/images/resize/800/0/selective-laser- melting/selective-laser-melting-direct-metal-sintering.jpg

Varias, L. 2015. Continuous Liquid Interface Production. Haettu 18.12.2018 osoitteesta

http://technabob.com/blog/wp-content/uploads/2015/11/car- bon3d_clip_oxygen_technology_1.jpg

Zuza, M. (2018). Photogrammetry – 3D scanning with just your phone/camera. Haettu 19.12.2018

https://www.prusaprinters.org/photogrammetry-3d-scanning-just- phone-camera/