3DTY-hankkeessa tehtiin opas suurten muoviosien robottitulostukseen
3D-tulostuksen yleistyessä myös suurikokoisten muoviosien valmistus 3D-tulostamalla lisääntyy. Suurten kappaleiden valmistusta rajoittavat kuitenkin 3D-tulostimien tulostustilavuus ja materiaalin syöttökapasiteetti, minkä vuoksi robottipohjainen 3D-tulostus on noussut varteenotettavaksi menetelmäksi suurikokoisten muoviosien valmistuksessa.
Teksti ja kuvat: Antti Alonen, Savonia-ammattikorkeakoulu
3DTY-hankkeessa (1.8.2023 –31.12.2026) tutkimuksen pääpai- no on suuren kokoluokan robottitulostuksessa. Koska robottitu- lostus on verrattain uusi tapa valmistaa tuotteita, on yksi hank- keen päätavoitteista erilaisten tilannekatsausten, ohjeistusten ja oppaiden tekeminen aiheeseen liittyen. Kesällä esijulkaistu kaksiosainen FGF-opas tarjoaa hyvän pohjan suurten muovi- ja komposiittikappaleiden valmistuksessa kiinnostuneille yri- tyksille. Oppaan ensimmäinen osa tarjoaa yleiskatsauksen FGF-pro- sessiin sekä siihen liittyviin keskeisiin osa-alueisiin aina lait- teistoista ja materiaaleista prosessissa tarvittaviin ohjelmistoi- hin, testaukseen ja suunnitteluun. Toisessa osassa käydään läpi 3DTY-hankkeessa tehtyä tutkimusta ja yritysyhteistyössä teh- tyjä demonstraatioita. FGF FGF (fused granulate fabrication) tarkoittaa nimensä mukaisesti granulaattipursotusta. Prosessin keskeinen etu on suuri materi- aalin syöttökapasiteetti, ja robottitulostukseen yhdistettynä suu- ri tulostustilavuus, jotka yhdessä mahdollistavat suuren mitta- kaavan valmistuksen. Lisäksi granulaatit ovat usein filamentte- ja edullisempia, mikä tekee menetelmästä houkuttelevan erityi- sesti teollisissa sovelluksissa. Oppaassa esitellään tyypillisen robottitulostusjärjestelmän komponentit sekä Savonian, REDU:n ja TAMK:in robottitulos- tussolut, joilla hankkeessa toteutetut demonstraatiotulosteet on valmistettu. FGF-tulostuksessa materiaalivalinnalla on keskeinen rooli prosessin toiminnassa. Materiaalien suorituskykyä arvioidaan standardoitujen testien avulla. Vetokokeet, puristus- ja taivutus- testit sekä iskutestit muodostavat keskeisen pohjan tulostettu- jen kappaleiden mekaanisen kestävyyden arvioinnille. Oppaas- sa käsitellään 3D-tulostettujen rakenteiden mekaanista testaus- ta standardoiduilla menetelmillä. 3D-tulosteiden erityispiirre on niiden kerroksellinen rakenne, joka tekee materiaalista anisotrooppisen. Tämä tarkoittaa, että kappaleen lujuus vaihtelee tulostussuunnan mukaan ja tulee huomioida sekä suunnittelussa että testauksessa.
Robottitulostus verrattuna perinteiseen 3D-tulostukseen Robottitulostus eroaa merkittävästi perinteisestä 3D-tulostuk- sesta, ja ohjelmointi muodostaa keskeisen osan tuotantoproses- sia. Oppaassa kuvataan työnkulku, joka kattaa solun määritte- lyn, materiaaliparametrien asetuksen, geometrian käsittelyn, siivutuksen, simuloinnin sekä robottikoodin tuotannon. Ohjel- moinnin osalta tarjotaan yleiskatsaus hanketoimijoiden käy- tössä olleisiin robottitulostusohjelmistoihin, joita ovat Adaxis AdaOne, AiBuild, Siemens NX, Rhinoceros+Grasshopper ja Sprut- CAM X Robot. Robottitulostusprosessin vaiheet voidaan hieman yleistäen jakaa seitsemään vaiheeseen, jotka ovat solun määrittely, mate- riaalin määrittely, kappaleen asemointi ja strategian valinta, geo- metrian muokkaus, tulostusparametrien määrittely, siivutus ja simulointi sekä robottikoodin luonti ja testaus. Luonnollisesti kappaleen geometrialla on suuri vaikutus sii- hen, miten hyvin valmistus onnistuu tai että se on ylipäätään mahdollista. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi robottitulostus- prosessin ominaispiirteet tulisi huomioida jo suunnitteluvai- heessa. Oppaaseen on kerätty yleisiä ohjeita osan suunnittelulle FGF-prosessin erityispiirteisiin liittyen. Niissä korostuvat muun muassa kappaleen orientaatio, tulostuspolun jatkuvuus ja tuki- rakenteiden minimoinnin merkitys. Kuvassa säkillinen granulaatteja, FGF-ekstruuderi, käsivarsirobotti sekä hybridivalmistuksen mahdollistava työstökara.
20 MUOVIPLAST 4–5/2026
Made with FlippingBook - Online magazine maker