Tämä on opas ja pieni prosessikuvaus kaiverrusjigin käyttämiseen yhdessä FLUX laserleikkurin kanssa

Joskus laserleikkauksen kanssa tulee eteen tilanne missä halutun lopputuloksen saavuttamiseksi joudut käyttämään kappaletta pois leikkurista ja/tai toistamaan samaa työtä useampaan kappaleeseen. Tämän vuoksi joudut varmistamaan, että kappale(et) ovat joka kerta kohdistettu oikein. Beam Studio ei sisällä toistuvaan kohdistamiseen riittävästi työkuja, joten ongelmaa pitää hiukan kiertää.

Esimerkiksi yksilöityjen nimikylttien valmistaminen voi olla helpompaa useassa vaiheessa. Vaiheet voivat esimerkiksi sisältää kappaleen leikkauksen irti alustasta, tämän jälkeen maalauksen ja/tai koristelun ja lopuksi nimen kaiverruksen. Erotellut työvaiheet voivat helpottaa jos kappaleita tulee valmistettua useasti, mutta harvemmin. Tällöin pystyt valmistamaan maalattavia aihioita valmiiksi, joka vähentää eri työvaiheiden aloitus- ja siirtymäaikoja. Voit käyttää alkuperäistä levyaihiota mistä nimikyltit on leikattu pois uudelleen ja pitää sen avulla kyltit oikeassa paikkaa tai valmistaa kohdistukseen erikseen jigin.

Jigi voi olla tässä tapauksessa esimerkiksi vaneri tai akryylilevy mikä kohdistetaan leikkurissa mekaniseen kiintopisteeseen. Esimerkiksi leikkauspohjallisen nurkkaan. Tämän jälkeen tulee sinun piirtää vektoripiirto- tai mallinnusohjelmaan tekstin tai kaiverrettavan tiedon bounding boxi (leikkaustiedon äärimitat) erillisenä suorakaiteena, jonka koko on vakio. Tämän bounding boxin sisälle voit rajata ja kohdistaa vektoripiirto- ja mallinnusohjelmistoissa sisältöä huomattavasti tarkemmin mitä Beam Studiossa. Voit viedä tämän suorakaiteen ja sen sisällä olevan tekstin Beam Studioon ja antaa suorakaiteen vasemman ylänurkan sijainnin haluttuun paikkaan. On myös suositeltavaa kaivertaa tämä sijaintitieto ja bounding boxin mitta jigiin, jos käytät sitä toistuvasti. Tällöin sinun ei tarvitse määrittää tai muistaa kaiverruspaikoitusta jigejä vaihtaessa. Ennen kaiverrusta tulee bounding box piilottaa näkyvistä, jottei se tule merkatuksi kappaleeseen.

Oma projektini

Omassa projektissani minun tuli kaivertaa näppäimistön näppäinhattuihin merkinnät. Tässä ongelman asetti merkintöjen sijoittuminen juuri oikeaan paikkaan toistuvasti hattujen vaihdon jälkeen. Jos merkintöjen äärimitat olisivat olleet aina samat ja näppäinhattu aina samassa paikassa, olisit työ ollut yksinkertainen. Mutta koska yksittäistenkin merkkien äärimitat vaihtelevat olisi kohdistaminen ollut vaivalloista pelkän Beam Studion avulla. Käyttämäni Rhinoceros-mallinnusohjelma ymmärtää tekstien ja merkkien keskipisteen, jonka avulla ne voidaan toistuvasti kohdistaa määrittämäni suorakaiteen keskipisteeseen.

Toteutus

Ensimmäinen työvaihe sisälsi suorakaiteen muotoisen kappaleen leikkaamisen 4mm koivuvanerista. Tämän kappaleen mitoilla ei juurikaan ole merkitystä, mutta mitä isompi kappale on, sitä helpompi se on sijoittaa leikkausalustalle oikeaa asentoon. Siirsin leikkaamani levyn leikkausalustan vasemaan alakulmaan ja kohdistin suorakaiteen pidemmän sivun leikkausalustan kehystä vasten. Tämä jälkeen leikkasin näppäinhatuille aukot ja kaiversin niiden mittatiedot levyyn. Kuten aiemmin kirjoitin, on näiden tietojen pitäminen levyllä/jigillä hyödyllistä.

Seuraavaksi mallinsin Rhinocerosissa näppäinhatulle tulevan merkin ja siirsin sen aiemmin määrittämäni neliön sisälle. Jos malinnusohjelmassa mallintaa neliön ja merkin omille kerroksilleen on niiden käsittely helpompaa Beam Studiossa. Merkin ja neliön siirto Beam Studiolle tapahtui *.DXF-tiedostoformaatin avulla.

Kuva 1. Fontti ja sijoitukseen käytetty neliö.

Tämän jälkeen siirsin viivatiedot annettuun koordinaattiin, joka tässä tapauksessa oli X-80 ja Y-325. Nämä siis etäisyyksiä kotiasemasta (vasen yläkulma). Vaikka kuvassa viivatiedot näyttäisivät olevan väärässä sijainnissa, tulee silti koordinaatistoon luottaa, eikä lähteä siirtämään niitä käsin.

Kuva 2. Viivatiedot Beam Studiossa oikeassa sijainnissa.

Ja koska tuomassani tiedostossa sijoitukseen käytetty neliö ja merkki olivat eri kerroksessa oli ylimääräisen neliön piilottaminen helppoa. Allaolevassa kuvassa näkyy kaiverrukselle antamani parametrit. Tässä laserin kaiverrusteho poikkeaa hiukan akryylille määritetystä oletustehosta. Näppäinhatut on valmistettu PBT-materiaalista ja akryyli-profiilin oletustehon merkkausjälki on vain lievästi sulanut. Kasvatettu teho polttaa muovia ja merkkausjälki on hiiltynyt.

Kuva 3. Kaiverrusparametrit valmiina työstöön.

Lopullinen kuvio näkyy näppäinhatussa selkeästi ja merkkausten toistettavuus on helppoa. Isoin työ tapahtuu 3D-mallinnusohjelman puolella minkä tehtävä on varmistaa merkin keskitys neliöön.

Kuva 4. Lopullinen kuvio hatussa.

Parhain terveisin, 

Keijo Johansson- Maker3D

Materiaalitestausvuorossa BASF PLA PRO1 Black

Materiaalista esittelytarjous -20% 30.09.-14.10.2020

Materiaali verkkokaupassamme

Perinteisen PLA:n puhutuimpia heikkouksia on hauraus. Usein tästä syystä pyritään välttämään PLA:n käyttöä, koska sen ei uskota kestävän mekaanista rasitusta halutuissa käyttökohteissa. Yleensä PLA päädytään korvaamaan ABS tai PC-polymeeristä valmistamalla, mutta näissäkin materiaaleissa on omat haasteensa tulostamisen suhteen. Kun päädytään käyttämään ABS tai PC-polymeerejä, on suositeltavaa hankkia teollisen tason 3D-tulostin lämmitetyllä kammiolla. Tällaisilla ominaisuuksilla varustetut 3D-tulostimet ovat kookkaita ja useasti kankeita käytettävyydeltään, puhumattakaan korkeista materiaalikustannuksista, kun käytettävät filamentit ovat hintavia.

Työkaluvalmistukseen on kehitetty useita materiaaleja ja tässä artikkelissa käsiteltävä “paranneltu” BASF PRO1 PLA pyrkii yhdistämään sitkaampien polymeerien mekaaniset ominaisuudet PLA:n helppoon tulostettavuuteen. PLA:n toinen heikkous on ollut sen matala lämpötilankesto. PRO1 PLA:n vicat lämpöpehmenemispiste on tulostuksen jälkeen 57 °C, mutta uunituksen (päästön) jälkeen voidaan saavuttaa jopa 150 °C vicat lämpöpehmenemispiste. PLA:n riittäessä ei vaadittaisi lämmitetyllä tulostuskammiolla varustettua tulostinta, sillä työt voisi toteuttaa millä tahansa työpöytätulostimella edullisesti ja helposti.

Materiaalin mekaaniset ominaisuudet:

 

Tulostettavuus

Jo materiaalikelalta otettaessa filamentti tuntuu huomattavasti jäntevämmältä, eikä sitä pysty taittelemaan poikki vastaavasti kuten perinteistä PLA:ta.

Suositellut tulostusparametrit:

Koetulostuksissa käytettiin Ultimaker S3 -3D-tulostinta ilman lisäkotelointia. PRO1 ei vaadi alustan tarttumisen parantamiseksi liimaa, mutta tällä kertaa oli käytössä Tesa-paperiliima, sillä se helpottaa kappaleen irroittamista ja suojaa lasia.

Ensimmäisessä koetulosteessa käytössä Cura 4.7, Engineering 0.15mm -profiili ja 0.4mm tulostusydin. Esiasetettuun profiiliin nostettiin 30mm/s oletustulostusnopeutta -> 50mm/s.

 

Kappale kiinnittyi todella hyvin alustaan, eikä nurkissa ollut havaittavissa käpristymiä. Profiilissa oletusasetus alustan kiinnittymiseen on “Brim”. Tässä tapauksessa “Skirt” olisi toiminut oletusasetuksena paremmin.

 

Tulosteessa ei ole havaittavissa juurikaan ongelmakohtia. Tulostusprofiilin lämpötilaa hiukan laskemalla yksityiskohtien toistettavuutta voitaisiin parantaa.

 

Ilmasillat tulostuivat hyvin annetuilla asetuksilla.

 

Työkalun tulostus

Toisena tulosteena valmistettiin yläjyrsimeen harppijigin prototyyppi. Tämän työkalun avulla yläjyrsimellä voidaan toteuttaa työstöä portaattomasti säätyvällä säteellä. Tässä tulosteessa oli käytössä samat asetukset kuin aiemmin tulostetussa testitulosteessa. Kerrosten välisen kestävyyden varmistamiseksi lämpötilaa ei laskettu.

 

Tuloste onnistui ongelmitta, mutta kappaleen irroittamisessa piti käyttää apuna vesihanaa ja juoksevaa kylmää vettä tulostusalustan kääntöpuolella. 

Vinkkinä tähän, suosittelisin tämän materiaalin kanssa käytettäväksi alustaan liimattavia kalvoja, jotka suojelevat tulostusalustan lasia paperiliimaa paremmin. Tulosteen liiallinen tarttuminen voi aiheuttaa lasiin lohkeamia irroitusvaiheessa.

 

Itse tuloste toimi testikäytössä todella hyvin. Jyrsintävaiheessa lämmin puupuru hiukan pehmensi materiaalin keskiaukon reunoja ja aiheutti samalla kulumaa. Tässä käytössä materiaalille voisi harkita artikkelin alkuvaiheessa mainittua lämpökäsittelyä, lämpötilankeston kasvattamiseksi. Lämpökäsittely voi kuitenkin muokata kappaleen mittoja, joten sen toteutusta kannattaa harkita tarvekohtaisesti.

Yhteenvetona näiden testien jälkeen voin hyvinkin uskoa lisääväni tämän materiaalin omaan “suositellut”-listaan. Materiaali on todella helppo tulostaa ja tarttuvuus alustaan on liiankin hyvä.

Materiaalin tietolehtinen (EN/PDF): https://www.ultrafusefff.com/wp-content/uploads/2016/06/BASF-Forward-AM-Ultrafuse-PLA_Pro_1_Product_Onepager_05-02-20_Web.pdf

TDS (EN/PDF): https://www.ultrafusefff.com/wp-content/uploads/2016/06/Ultrafuse_PLA_PRO1_TDS_EN_v3.2.pdf

SDS (EN/PDF): https://www.ultrafusefff.com/wp-content/uploads/2016/06/ULTRAFUSEPLAPRO1_971648_SDS_GEN_00_EN_2-0.pdf

Terveisin,

Keijo Johansson
Tekninen tuki

 

BASF järjestää webinarin missä kerrotaan kokoonpanotyökalujen 3D-tulostuksesta

Webinar järjestetään 22.7. kello 17:00 (16:00 CEST)

Voit kirjautua webinariin tästä linkistä: https://move.forward-am.com/webinar-registration-assembly-tools

 

Johtava lentokonealan toimija Airbus on ottanut käyttöön tuotannossaan Ultimaker tulostimia, Cura ohjelmiston, sekä Ultimakerin tarjoamia materiaaleja. Airbus aikoo käyttää tulostimia nopeaan työkalujen, jigien, telineiden ja kevyiden tuotanto-osien valmistukseen suoraan paikallisissa tehtaissa.

Ultimakerin Airbus valitsi Ultimakerin helppokäyttöisyyden, luotettavuuden, sekä avoimen järjestelmän, jonka takia tulostin venyy hyvin ilmailuteollisuuden vaativiin tarpeisiin. Ultimakerin maailmanlaajuiset palveluverkostot ja tukipalvelut pitävät huolen että jokainen tulostin toimii luotettavasti. Airbus valitsi Ultimakerin portfoliosta S5-tulostimet, Cura ohjelmiston, materiaaleja, varaosia, tukipalvelut, sekä lisäosia eri tehtaisiin.

Viimeisin Frost & Sullivan raportti arvioi että 3D-tulostusmateriaalimarkkinat ilmailuteollisuudelle tulee kasvamaan 535.1 miljoonaan dollariin vuoteen 2024 mennessä. Airbus on historiallisesti aina syleillyt lisäävän valmistuksen teknologioita. Partneroituminen Ultimakerin kanssa vie heidät lähemmäksi tavoiteessa lisätä 3D-tulostusta tehtaissaan entisestään.

Joe Burger, Ultimakerin toimitusjohtaja: “Me olemme erittäin ylpeitä siitä, että Airbus valitsi Ultimakerin. Ilmailualan tarkat säännökset ja turvallisuussertifikaatit voivat tehdä työnkulun suunnittelusta valmistukseen erittäin haasteellista. Olen hyvilläni että meidän sertifioidut tulostusratkaisut sekä mahdollisuus käyttää komposiittimateriaaleja antavat insinööreille alustan jossa he voivat innovoida vapaasti. Airbusin tiimi voi täysin luottaa Ultimakerin partneriverkostoon, jotta he saavat kaiken tarvitsemansa tuen liittyen tulostimiimme.”

Volkswagen järjestää Webinarin yhdessä Ultimakerin kanssa missä kerrotaan suuren teollisen valmistajan 3D-tulostustarpeista.

Volkswagen otti käyttöönsä Ultimaker 3D-tulostimet parantaakseen asennusprosesseja valmistamalla jigejä ja muita työkaluja.

Webinar järjestetään tänään 5.9.2017 kello 21:00.

Voit osallistua webinariin osoitteessa: https://www.engineering.com/ResourceMain.aspx?resid=644