Mikrobitin avustaja Peter Kronström päätti hankkia oman 3d-tulostimen. Alle 500 euroa maksanut laite on saapunut, ja nyt voidaan kokeilla varsinaista tulostamista.

Oli aika tehdä testituloste. Pikaohjeiden avulla ymmärsin kalibroida tulostimen pedin ja esilämmittää tulostinpään koetulostusta varten.

Työnsin tulostimen mukana tulleen materiaalin eli pla-muovifilamentin kuumaan tulostinpäähän ja panin mukana tulleelta muistikortilta legendaarisen OK-hand-mallin tulostumaan.

Tulostinpää on 3d-tulostimen muovia pursottava osa. Se lämmittää muovin juoksevaksi ja liikkuu moottoreidensa avustuksella. Ennen tulostamista pää on lämmitettävä oikeaan lämpötilaan.

Tulostuspeti on alusta, jolle muovi pursotetaan kerroksittain. Ennen tulostuksen aloittamista se on kohdistettava täsmälleen vaakasuoraan, jotta ensimmäisestä kerroksesta tulisi tasainen. Kohdistus tehdään säätämällä tulostuspetiä sen kulmissa olevilla säätöruuveilla niin, että paperinpalaa pystyy juuri ja juuri liikuttamaan tulostinpään ja pedin välissä.

Huteja tulee. Tulostinta virittelevän pitää varautua muovihävikkiin.

Kalliimmissa tulostimissa pedin tasausoperaatio saattaa olla täysin automatisoitu. Tällöin tulostin mittaa etäisyytensä petiin useasta pisteestä esimerkiksi induktiivisen anturin avulla.

Esivalmisteluiden jälkeen riittää, että muistikortilta valitaan tietokoneella luotu gcode-muodossa oleva tiedosto. Tulostin lämmittää tulostinpään ja tulostuspedin muovilaadulle oikeaan lämpötilaan ja ryhtyy tulostamaan mallia kerros kerrokselta.

Hyvä alku

Ensimmäinen tuloste yllätti myönteisesti. Jälki oli melkein heti kiitettävää, eikä tulostuspedin tasauksen lisäksi tarvinnut tehdä minkäänlaisia käsikalibrointeja.

Tulosteessa oli tosin havaittavissa pieniä värähtelykuvioita, joiden tulkitsin johtuvan tulostinpään liikkeen aiheuttamasta rungon värähtelystä. Lisäksi tulostimen nopeus ei päätä huimannut: pienen OK-käden tulostamiseen kului tunti.

Tukea ongelmatilanteisiin löytyy runsaasti. Liityin tulostimen Facebook-tukiryhmään ja sitä kautta löysin nopeasti wiki-sivuille, jonne muut harrastajat olivat ehtineet kasata kymmenittäin vinkkejä ja modifikaatioita.

Mutkia matkassa

Muovilaadun vaihtaminen oli ensimmäinen harmaita hiuksia aiheuttanut asia. Tilasin samaisesta ruotsalaiskaupasta nimittäin myös kilon rullan valkoista pla-muovia ja se poikkesi huomattavasti tulostimen mukana tulleesta kokeilupalasta.

Uusi muovilaatu ei halunnut tulla ulos tulostinpäästä. Vasta 15 asteen korotus tulostuslämpötilaan sulatti muovin juoksevaan muotoon.

Toinen yllätys oli tämän mystisen muovilaadun huono tarttuvuus tulostuspetiin. Darth Vaderia tulostaessani tulostinpää hipaisi Vader-paran toista jalkaa tyrkäten sen irti pediltä. Tunnin tulostus meni hukkaan!

Netin keskustelupalstoja selailtuani löysin vinkin liiman käyttämisestä muovintartukkeena. Halpisliimapuikolla pohjustettu Vader seisoikin sotilaallisesti tanassa tulostuksen loppuun saakka.

Jälkikäteen totesin, että pedin hyvin tarkka kalibrointi ja puhdistaminen isopropyylialkoholilla ajaa saman asian.

Useita muovimateriaaleja

Muoveja tulostukseen on tarjolla runsaasti. Materiaalit eroavat toisistaan tulostuslämpötilan, kestävyyden ja ulkoasunsa suhteen. Tavallisimpia ovat pla ja abs.

Biohajoavat polylaktidit eli pla-muovit ovat harrastelijoiden suosiossa. Etuina ovat suhteellisen matalat tulostuslämpötilat (195–220 °C), pieni lämpölaajeneminen ja myrkyttömyys.

Toinen yleisesti käytetty muovityyppi on abs. Sille suositellaan koteloitua tulostinta, joka suojelee tulostetta ilmavirtausten aiheuttamilta lämpövaihteluilta. Lämpölaajeneminen saattaa irrottaa abs-tulosteen pedistä tai käyristää sen ensimmäisiä kerroksia.

Abs-muovit ovat huomattavasti kestävämpiä kuin pla-muovit, joten jäykkyyttä vaativissa tulosteissa kannattaa käyttää abs:ää. Kun pla-tuloste napsahtaa taivutettaessa kahtia, abs-tuloste vain taipuu.

Eri muovit, eri ominaisuudet

Eksoottisempikin muoveja on saatavilla. Joustavat muovit ovat rakenteeltaan kumimaisia. Kaikkein hankalimmat tulosteet saattavat vaatia tukimateriaaleja, jotka liuotetaan jälkikäteen pois. Tällaiseen tarkoitukseen sopii erinomaisesti vesiliukoinen pva-muovi.

Nylon ja pet-muovit sopivat tulosteisiin, joiden pitää kestää kovaa mekaanista rasitusta. Komposiittimuovien joukosta löytyy puulta tai metallilta näyttäviä materiaaleja.

Itse olen toistaiseksi pysytellyt pla-muovissa. Se on halpaa (20–30 €/kg), helposti tulostettavaa ja värejä on iso kirjo arkkitehdinvalkoisesta pimeässä hohtavaan pinkkiin asti.

Pla-muovi ei juurikaan tuoksu tulostettaessa ja pienen hiomisen jälkeen niin spray- kuin akryylimaalitkin tarttuvat siihen hyvin.

Hidasta puuhaa

Nopeuden parantaminen oli seuraava haaste. Muutaman sentin korkuisen OK-kädenkin tulostamiseen meni reilu tunti, joten sitä suurempia en ole edes uskaltanut vielä ryhtyä edes kokeilemaan.

Avain nopeuden nostamiseen on tulostinta ohjaava siivuttajaohjelmisto eli slicer. ohjelmiston tehtävänä on jakaa 3d-malli millimetrin murto-osan paksuisiin siivuihin, joita tulostinpää kerroksittain muovista pursottaa.

Muuttamalla ohjelmiston tulostinkohtaisia asetuksia voi säätää esimerkiksi tulostusnopeutta, seinämien ja kerrosten paksuutta, tulostinpään lämpötilaa tai tukimateriaalin määrää.

Nopeuden nostaminen aiheutti tulosteisiin huomattavia epätasaisuuksia. Korjasin sen nostamalla tulostinpään lämpötilaa. Muutos kuitenkin lisäsi muovin valumista, mutta sain sen korjattua lisäämällä muovin vetäytymispituutta – mikä taas rumensi tulostusjälkeä pienten yksityiskohtien osalta!

Onneksi tulostimen wikisivuilta löytyi vastaus tähänkin. Korjasin tulostusparametreja edelleen hienosäätämällä lämpötilaa ja lisäämällä tuuletusta. Näin sain lopulta sekä tulostusnopeuden että laadun paremmaksi.

Hienosäätöä

Seuraavaksi otin agendalle tulosteissa näkyvien värähtelykuvioiden poistamisen.

Tulostinpää on painava kasa rautaa, sillä siinä on suurehkoja metallisia osia ja jykevä moottori puskemassa muovinauhaa kuumaan kärkeen. Ison massan liikuttaminen nopeasti aiheuttaa rungossa taipumista ja halvoissa muoviosissa joustamista. Niiden takia tulosteeseen tulee erilaisia värinä- ja interferenssikuvioita.

Seuraava viikko menikin sitten runkoa tukevoittavien ja tärinää vähentävien tukien tulostamiseen. Niitä varten hain rautakaupasta muutaman kierretangonkin.

Vaihdoin vielä tehtaalla asennetut hihnankiristysjouset itse tulostettuihin kiristyspaloihin. Kerrokset tulostuivat nyt prikulleen päällekkäin, eikä interferenssikuvioita enää juuri näkynyt.

Melua riittää

Tulostimen kova ääni ei sen sijaan kadonnut runkoa vakauttamalla. Tulostinpään kaksi tuuletinta eivät Euroopassa läpäisisi laadunvalvontaa äänekkäine laakereineen. Myös halpa kiinalainen virtalähde soitti omaa sinfoniaansa.

Tilasin netistä täysin hiljaiset tuulettimet muutamalla eurolla. Myös virtalähteen tuulettimen voi halutessaan vaihtaa, mutta se vaatii kotelon avaamista.

Tulostimeni kaksiosainen tulostinpää koostuu messinkisestä suuttimesta ja sen sisällä olevasta teflonputkesta. Muoviputki estää tulostettavan muovifilamentin juuttumista muuten metalliseen lämmitysosaan ja kärjessä olevaan suuttimeen.

Teflonputki alkaa kuitenkin pehmetä noin 250 °C:ssa, mikä estää kuumemmassa sulavien muovilaatujen tulostuksen. Siksi monet harrastajat tilaavat tulostimeen uuden täysin metallisen tulostinpään.

Vaihda osia

Vaihdoin myös tulostuspedin paksummaksi ja tukevammaksi, ettei sitä tarvitsisi kalibroida niin usein. Ohut peti nimittäin tuppasi elämään tulostuskertojen välillä.

Ilmaa tulostinpään ympärille ohjaavan kuvun vaihdoin erään harrastelijan mallintamalla, huomattavasti tehokkaammalla variantilla.

Tulostinkärkeen kohdistuvaa jäähdytystä parantamalla erityisesti kaikenlaiset siltamaiset rakenteet tulostuvat paremmin, kun muovi jäähtyy nopeammin kiinteäksi.

Ostin vielä käytetyn vitriinikaapin, jotta sain sijoitettua tulostimen siististi kätevään paikkaan. Eristetty tulostinkaappi vähentää melua, pitää lämpimän ilman sisällä ja estää ulkoisten ilmavirtausten aiheuttaman muovin kupristumisen.

**

Lue seuraavaksi: 3d-tulostajan opas: ota nämä asiat huomioon

Juttu julkaistu alun perin Mikrobitin kesäkuun numerossa. Bitti on saatavilla sekä paperilehtenä että digiversiona.