Lähtökohta

Vapakotelolle tarve syntyi, koska itse valmistetulle 2wt-kokoluokan perhovavalle oli Suomesta vaikea löytää kaupallista/valmista vastinetta. Kaupan tarjoamat vaihtoehdot ovat yleensä useampaa kokoluokkaa isommille vavoille. Lisäksi pienen purovavan kuljetettavuus piti olla helppoa, joten 3D-tulostetulla vapakotelolla mitat pysyisivät juuri sellaisina, kuin ne haluttaisiin.

Tavoitteet

Vapakotelon tulisi olla riittävän kestävä, että se kestäisi hankaumia, pudotusta, oksanlyömiä jne. Lisäksi vapakotelon paino tulisi minimoida kuljetettavuuden maksimoimiseksi. Vapakotelon väritys pitäisi myös olla helposti maastosta havaittavissa.

Työn eteneminen

Vapakotelon suunnittelu aloitettiin mittaamalla vapasarjan pituus ja arvioimalla karkeasti sen tarvitsema halkaisija putkimaisessa kotelossa. Mittausten jälkeen aloitin mallintamisen. Alkuvaiheessa mallinsin normaalin putkirakenteen, mutta halusin viedä toteutusta pidemmälle. Vapaa kuljetetaan kotelon sisällä omassa neliosaisessa pussissa, joka suojaa vapasarjaa lialta ja pieniltä kolhuilta. Tästä syystä kykenin mallintamaan vapakotelosta kohtuu avoimen. Putkiosan pituutta rajoitti käytettävissä olleen 3D-tulostimen maksimi tulostuskorkeus, joka oli 230mm.

Päädyin suunnittelemaan putkiosiin verkkomaisen rakenteen. Vapakotelon seinämät mallinsin piirtämällä “helix”-viivan, joka kiertää puolitoista kertaa halutun kehän ympäri. Viivan kiertomäärän määritti kappaleen maksimikorkeus. Kiertomäärä ei voinut olla liian suuri, koska tämä olisi aiheuttanut liian jyrkät tulostuskulmat, joka olisi vaatinut tukimateriaalin käyttöä. Ja kiertomäärä ei voinut olla liian pieni, jotta rakenne säilyisi mahdollisimman tukevana. Ajatustasolla hyväksi havaittu viiva kopioitiin putken vastakkaiselle puolelle “mirror”-komennolla ja monistettiin “array”-komennolla. Monistetut viivat muutettiin solid-kappaleiksi “pipe”-komennolla ja täten saatiin ensimmäinen vapaputken osa valmiiksi.

Lopulliseen putkikokonaisuuteen tarvitsin kolme putkiosaa, jotka liitettäisiin toisiinsa liimalla. Putkiosien liittämisen helpottamiseksi, ja liitoksen tukevuuden parantamiseksi mallinsin lisäksi muhvin. Tämä muhvi mallinnettiin yhden suutinleveyden periaatteen mukaan, eli seinämävahvuudeksi mallinnettiin käytettävissä olleen suuttimen halkaisija. Näitä muhviosia tarvittiin putkiliitoksiin kaksi kappaletta. Käytetyn Cura-slicerin asetuksista on mahdollista valita jatkuva tulostus yhden suutinleveyden tulosteisiin, jonka avulla nämä kappaleet olivat todella nopeita tulostaa, tulostusjälki oli hyvä ja kappaleet olivat kestäviä.

Putkien päihin tuli vielä mallintaa korkit. Vapakotelon alapäähän mallinsin päätykappaleen sylinteristä mistä poistin halutun putkiosan vaatiman tilan boolean-operaatiolla toisella sylinterillä. Ulkopinnan muotoilin sopivan etäisyyden päähän mallinnetulla ympyrällä mistä luotiin “revolve”-komennolla torus-mallinen solid. Tämä torus vähennettiin boolean-operaatiolla alkuperäisestä päätykappaleesta. Kappaleen yläosaan tein pyöristykset fillet-komennolla.

Yläosan korkki toteutettiin samalla periaatteella. Yläosaan mallinsin lisäksi korvakkeet karabiini-hakaa varten, jolla korkin pystyi lukitsemaan. Yläosan korkkiin mallinsin seinämistä tutulla “helix”-tekniikalla kierteet. Vastapuoli toteutettiin vähentämällä rungon korkkiosa 0.5mm toleranssilla toisesta kappaleesta. Kierteen testaamiseen tulostin yhden prototyypin ja huomasin, että korkki kiertyi liian tiukkaan, eikä karabiini-haan reiät pysähtyneet toistensa kohdalle. Toiseen prototyyppiin lisäsin karabiini-haan korvakkeisiin pienen nyppylän ja vastapuolelle montun mihin korkki kiertyessään napsahtaa kiinni. Tämä versio toimi odotettua paremmin ja päätyi lopulliseen versioon.

Lopputulos

Lopputulos oli odotettua parempi. Tulostuksen etenemisen suunnittelu jo mallinnusvaiheessa kannatti, eikä kappaleita tarvittu korkkia lukuunottamatta tulostaa toista kertaa. Tulostusaika oli noin 30 tuntia. Osat liitettiin toisiinsa pikaepoksilla. Putkien sisäpintoihin jäi pientä seitittymää käyttämieni tulostusparametrien vuoksi, mutta niiden poistaminen oli todella nopeaa kaasuliekkiä käyttäen. Tulostuksessa käytetty 3DFactories PLA RAL 2005 oli todella hyvä väriltään, joka erottuu maastosta. Vapakotelo ei täten joudu hukkaan.

Terveisin,

Keijo Johansson