Tausta
Oulun seudun ammattikorkeakoulussa on toteutettu useita DIY pikamalliprojekteja. Ensimmäisenä näistä toteutettiin Makerbot alkuvuodesta 2010, joka on myös poikinut useita jatkoprojekteja itse pikamallilaitteen jatkokehityksen, mutta myös FDM pursotustekniikan soveltamiseen esimerkiksi robotti tai työstökoneympäristössä. Rapman 3.2 toteutettiin yritystoimeksiantona, jossa työn tilaajana toimi RealXtend ja Meshmoon 3D virtuaaliympäristöjä kehittävä ja tarjoava Adminotech Oy.
Laite
Rapman 3.2 on BitsfromBytesin (BFB) valmistama pikamallilaite. Se myydään kittinä, eli laite toimitetaan osina ja kasaaminen tehdään itse. Kittejä myydään neljänä eritasoisena pakettina ja niiden hinnat ovat noin 1000 eurosta 1600:n euroon. Meidän laitteemme on näistä paketeista Ultimate, johon kuuluu kaksi tulostuspäätä ja joissa on valmiiksi kasatut kuumennuspäät. Ultimate-paketin hinta on BFB:n verkkokaupassa 1450€.
Kuva 1 Rapman 3.2 Dual extruder
Rapman käyttää FDM-tekniikkaa (fusion deposition model). Tulostus tapahtuu sulattamalla kerällä olevaa muovilankaa ja pursottamalla sitä kerros kerrokselta halutun mallin mukaisesti. Rapmanilla pystyy tulostamaan sekä ABS- että PLA-muoveja. Halutun mallin liikeradat tehdään BFB:n Axon-ohjelmalla STL-mallista. Liikeratojen ohjaus tapahtuu g-koodien avulla.
Rapman rakentuu tulostusalustan ympärille, jossa z-akselin liikkeet hoidetaan nostamalla ja laskemalla tulostuspöytää. X- ja y-akseleiden liikkeet tapahtuvat liikuttamalla pursotuspäätä/-päitä. Tämä rakenne mahdollistaa suuremman tulostuspinta-alan pienemmällä tulostimen koolla, verrattuna esimerkiksi Makerbotin rakenteeseen, jossa tulostuspöydällä suoritetaan x- ja y-akseleiden liikkeet.
Kokoonpano
Kokoonpano tehtiin laitteen valmistajan ohjeiden mukaan. Tässä kohtaa BFB ansaitsee erityiset kiitokset: Ohjeet olivat todella yksityiskohtaiset ja selkeät. Jokaisesta osakokoonpanosta on ohjeet ja selkeät kuvat, joistain jopa 3d-mallit PDF:nä, joiden avulla viimeistään kappaleen rakenne selkeni.
Kokoonpano on jaoteltu viiteen osaan: Rungon osien-, rungon-, tulostuspäiden vaunun - sekä ohjauspaneelin kasaus ja kuumennuspäiden käämintä. Meidän kitissä kuumennuspäät olivat valmiiksi käämittyjä. BFB oli lisännyt pakettiin jopa ylimääräisiä akryylimuoviosia, joilla voidaan ”kalibroida osien kiristämiseen tarvittava voima”. Tämä on todellakin tarpeen, sillä osat napsahtavat yllättävän pienellä voimalla ja aivan yllättäen rikki. Laitteen rakentamiseen tarvitaan vain perustyökaluja: Muutamaa kokoa kiintoavaimia ja kuusiokoloavaimia, mitta tai viivoitin sekä pihtejä.
Rapmanin rakentaminen alkaa kasaamalla rungon kulmapalat pienistä akryylimuoviosista. Tämä on rakentamisen hitain ja pitkäveteisin vaihe. Kaikki osat ovat selkeästi merkittyjä ja ohjeissa on tarkasti kerrottu jokainen vaihe. Kaikkien osien ollessa valmiita alkaa lopullisen palapelin kasaaminen. Laitteen runko rakentuu kulmapaloista ja 12-millisistä ruostumattomista terästangoista. Tulostusalustaa liikuttaa z-suunnassa jokaisessa neljässä kulmassa olevat kierretangot. Tulostuspäiden vaunua liikuttavat lineaarilaakerit x- ja y-suunnassa. Langan syöttö Rapmanissa on hoidettu kierteitetyllä tangolla jota pyörittää askelmoottori. Rapmanin ohjauspaneeliin joutuu itse vetämään sähköjohdot, mutta tämäkin on tehty mahdollisimman helpoksi ja yksinkertaiseksi. Lopullinen rakenne tuntuu aluksi hieman löysältä ja irtonaiselta, mutta kun kaikki ruuvit ja mutterit on saatu kiristettyä, Rapman tuntuu tukevalta ja vakaalta.
Kuva 2 Rapman rakentuu pienistä paloista
Laitteen valmistajan mukaan kasaamiseen tarvitsee 2-3 täyttä työpäivää. Meillä tämä aika ylittyi jonkin verran johtuen katkonaisesta rakennusajasta. BFB on tehnyt loistavaa työtä rakennusohjeiden ja osien merkitsemisen sekä laitteen yksinkertaisuuden kanssa. Kitin uskaltaisi antaa hieman nuoremmillekin lapsille rakennettavaksi.
Käyttö ja ohjelmisto
Rapmanin käytöstä on tehty todella helppoa, itse laitteessa on vain yksi fyysinen nappi ja kosketusnäyttö, jolla laitetta ohjataan. Tulostusohjelma ladataan Rapmaniin muistitikun avulla, eikä siihen tarvitse kytkeä erikseen tietokonetta. Ohjauspaneelin valikosta löytyy valmiin ohjelman ajo, pursotuspäiden ohjaus, akseleiden liikutus sekä muutama asetus. Tulostus saadaan käyntiin kahdella näytön kosketuksella.
Rapmanin kahden tulostuspään kalibrointi tehdään BFB:n sivuilta ladattavalla kalibrointitulosteella. Me jouduimme tekemään kalibroinnin moneen kertaan, koska laite hukkasi itsensä kesken kalibroinnin. Tulostuksen pystyy teoriassa seisauttamaan, mutta joka kerta kun yritimme tätä, laite kadotti jostain syystä x-akselin ja jatkoi tulostusta liikuttaen vain y-akselia. Ilman tulostuksen pysäytystä, kalibrointi on helppoa ja nopeaa.
Tulostusohjelma Rapmanille tehdään BFB:n omalla, Axon ohjelmalla. Yksinkertaisimmillaan ohjelmaan avataan STL-tiedosto, valitaan valikosta haluttu kerrospaksuus ja annetaan ohjelman hoitaa loppu. Tuloksena syntyy valmis ohjelma, joka siirretään muistitikulla tulostimeen.
Kuva 3 Ensimmäinen tulostus vakioasetuksilla
Axonin käytöstä on tehty todella helppoa, ohjelman avauduttua näyttöön avautuu Rapmanin tulostusalusta johon 3D-mallin (stl-tiedosto) saa asetella haluamaansa kohtaan ja asentoon. Tämän jälkeen tarvitsee vain valita haluttu tulostusmateriaali ja kerrospaksuus. Tuloksena syntyy tiedostollinen g-koodia, joka siirretään Rapmaniin muistitikulla.
Axonin käytön helppous ei kuitenkaan tarkoita sitä ettei tulostuksen asetuksiin olisi mitään valtaa. Mallia pystyy kääntämään ja skaalaamaan haluamaansa kokoon, tämä tosin vain yhden materiaalin malleissa. Tulostusasetuksista saa valittua haluaako tulostaa kappaleelle alustan, tulostuksen täytön, kerrospaksuuden sekä montaa muuta asiaa, ja tämä kaikki on saatu helppokäyttöiseen pakettiin.
Yhteenveto
Rapman on todellakin loppuun asti mietitty paketti. Alkaen osien pakkauksesta ja ohjeiden 3d-kuvista päättyen helppokäyttöiseen Axon-ohjelmistoon, BitsfromBytes ei ole oikonut missään välissä. Rapman tulostaa hyvää jälkeä jo pelkillä perusasetuksilla, mutta edistyneemmille käyttäjille löytyy kuitenkin säädettävää reilusti. Rapman sopii hyvin harrastajakäyttöön ja jossain määrin myös prototyyppien valmistamiseen, pienin rajoituksin tosin. Voisin hyvin kuvitella näkeväni Rapmanin yläasteen teknisen luokan pöydällä, jossa harjoiteltaisiin nykypäivän valmistusmenetelmiä.
Ville uusimaa
Oulun seudun ammattikorkeakoulu