Insertit 3d-tulostetuissa osissa

Kerros kerrokselta tapahtuva 3d-tulostus mahdollistaa inserttien kuten muttereiden, aluslevyjen, magneettien, yms. sijoittamisen suoraan lopputuotteen sisälle. Näin voidaan lisätä 3d-tulostettujen osien toiminnallisuutta ja varmistaa lopputuotteen viimeistelty ulkomuoto.

Tässä artikkelissa esitetään ensin, miten 3d-tulosteisiin voidaan laittaa inserttejä. Tämän jälkeen käsitellään osan suunnittelussa huomioitavia seikkoja. Lopuksi esitetään pari esimerkkiä komponenteista, joiden sisälle on tulostusvaiheessa lisätty muttereita.

---

Insertin asettaminen tulosteeseen

Erilaisia tulostustekniikoita on nykyään paljon, mutta vain harva niistä soveltuu tähän käyttötarkoitukseen. Erilaisten komponenttien asettaminen tulostettavan osan sisälle onnistuu parhaiten fused depostion modeling eli FDM -tekniikalla. FDM-tekniikassa haluttu geometria valmistetaan sulattamalla muovilankaa ja pursottamalla sitä pienen suuttimen läpi kerros kerrokselta (n. 0,2mm).

Alla oleva kuvasarja havainnollistaa, miten inserttien asettaminen tulosteeseen voidaan käytännössä toteuttaa.

Tulostaminen aloitetaan, kuten minkä tahansa muunkin osan tulostaminen. Ainoa eroavaisuus tulostusprosessissa on, että tulostus pysäytetään inserttien asettamisen ajaksi. Pysäytyksen kohta määritetään tulostusohjelmassa ennen tulostamisen aloitusta.

Tulostuksen pysähdyttyä insertit asetellaan käsin niille suunniteltuihin koloihin. Oikein suunnitellussa osassa insertit asettuvat hieman tulosteen yläpinnan alapuolelle, jotta tulostuspää ei törmää niihin tulostuksen jatkuessa. Inserttien asettamisen jälkeen tulostusta voidaan jatkaa jälleen. Osan suunnittelusta riippuen tulostessa voi olla useita pysäytyskohtia eri korkeuksilla tai kaikki insertit voivat sijaita samassa tasossa.

Osan suunnittelu

Osaa suunniteltaessa pitää varmistaa, että insertin asettaminen tulostuksen aikana on mahdollista. Kuten edellä kuvattiin, insertti ei saa jäädä koholle, jolloin tulostuspää voisi törmätä siihen tulostuksen jatkuessa.

Suunnittelussa täytyy pitää mielessä missä asennossa osa tullaan lopulta tulostamaan. Tulostus on pystyttävä pysäyttämään sellaisessa kohtaa, jossa insertti saadaan kokonaan osan sisälle.

Asetettavan insertin ja osan välille on jätettävä myös riittävä välys, jotta insertin asettaminen käsin on mahdollista. Mitoituksessa huomioidaan asetettavan osan toleranssi ja tulostimen tulostustarkkuus. Esimerkiksi M6 mutterille asenneuskolon sopiva leveys on 10,3 mm.

Esimerkkejä

Alla olevassa kuvassa on laakeripesä, jonka sisälle on tulostuksen aikana lisätty M6 mutterit. Mutterien lisääminen jo tulostuksen aikana (vrt. läpireikä) mahdollistaa siistin ja tasaisen ulkopinnan osalle.

Periaatteessa osaan voidaan myös tulostaa kierteet pulttia varten. Muttereita käyttämällä saadaan kuitenkin kestävämpi lopputulos. Mutterit soveltuvat käytettäviksi etenkin paikkoihin, joissa pulttiliitos avataan useamman kerran esimerkiksi huoltotöiden takia, koska muoviset kierteet kuluisivat nopeasti.

Toisena esimerkkinä on 3d-tulostettu sormimutteri. Vastaavia komponentteja olisivat erillaiset kahvat, nupit ja kädensijat paikkoihin, joihin sopivaa standardiosaa ei löydy.

Tässä artikkelissa esillä olleissa esimerkeissä käytettiin muttereita tulosteiden sisällä, mutta on hyvä muistaa, että myös monia muita osia voidaan laittaa tulosteiden sisälle. Näitä voivat olla vaikkapa erilaiset jouset ja magneetit.