3D-tulostus on yksi nykyajan ja teknologian kehittymisen mukanaan tuomista mahdollisuuksista, josta pystyttiin vaan haaveilemaan menneiden vuosikymmenten scifi-leffoissa. Nykyään 3D-tulostaminen onnistuu yksinkertaisimmillaan vaikkapa kirjastossa tai kotona aloittelijaystävällisellä välineistöllä.
3D-printtaus on huikea mahdollisuus tuottaa esineitä tulostamalla ne erityisellä tulostimella. Vaikka vielä ei voidakaan tuottaa esimerkiksi elimiä tai jalokiviä tulostuksen avulla, on käyttötarkoituksia tieteessä ja teollisuudessa jo huikeasti. 3D-tulostaminen on myös hauska harrastus, jonka parissa voi viettää paljonkin aikaa, sillä mahdollisuudet ovat rajattomat!
Mitä on 3D-tulostus?
3D-tulostus on kolmiulotteista tulostamista eli esineiden valmistamista erityistä tulostinta apuna käyttäen. Käytännössä se tarkoittaa kolmiulotteisen mallin rakentamista tietokoneelle ja mallin mukaisen esineen tulostamista 3D-tulostimella.
Käytännössä 3D-tulostin tarvitsee jonkin materiaalin, josta se esineen rakentaa. Käytössä olevia materiaaleja ovat muun muassa muovi, metalli, keramiikka ja lasi. Näistä muovi on yleisin materiaali, mutta 3D-tulostimella on tehty myös esimerkiksi betonielementtejä taloja varten. Tulostusmateriaali johdetaan tulostimen tulostuspäähän esimerkiksi nauhana tai jauheena ja se sulatetaan tai liotetaan oikeaan kohtaan alustalle. Kerroksia lisätään yksitellen aina oikeaan kohtaan ja näin saavutetaan kolmiulotteinen kappale.
3D-tulostus onkin helppo ja usein myös edullinen tapa luoda kolmiulotteinen kappale jotain tiettyä käyttötarkoitusta varten. Printtaus vaatii aina suunnittelua ja mallinnusta ja siitä kiinnostuneet yksityishenkilöt ja harrastajat ovatkin usein tietotekniikasta laajasti kiinnostuneita henkilöitä. Tulostus on kuitenkin äärimmäisen hyödyllistä ja senpä vuoksi sitä on alettu mahdollistaa ja opettaa muun muassa juurikin kirjastoissa.
Mutta miksi 3D-printtaus on keksitty ja mihin suuntaan se on menossa?
3D-tulostamisen historia ja tulevaisuus
3D-tulostus keksittiin tai oikeammin otettiin käyttöön ensimmäistä kertaa jo 1980-luvulla. Tuolloin tulostimet olivat hyvin kookkaita ja kalliita ja tulostusmateriaaleja oli rajoitetusti. Chuck Hull, stereolitografian patentoija oli tärkeässä roolissa tulostimien ilmaantumisessa, sillä hän kehitti laitteen, joka kovetti hartsia laserilla. Ensimmäisen Hullin yrityksen, 3D Systemsin 3D-tulostin tuli markkinoille vuonna 1988.
Suurin osa tulostimista käyttää yhä edelleen samaa tiedostoformaattia, kuin ensimmäisen tulostimet. Muuten niiden kehitys on kuitenkin kehittynyt hienosti. Seuraavilla vuosikymmenillä tulostinten teknologia kehittyi ja käytettävä materiaalivalikoima monipuolistui. Vuonna 2001 saavutettiin ensimmäinen pöydälle mahtuva 3D-tulostin ja vuoteen 2007 saakka jokaisen tulostimen hinta oli yli 10 000 dollaria. Vuodesta 2007 alkoi kuitenkin projekti, joka aloitti ketjureaktion ja yhä pienempiä ja edullisempia laitteita luotiin. Vuonna 2009 tärkeä patentti laukesi ja nykypäivän tulostinmerkit pääsivät kiinni markkinaan. Avoin lähdekoodi mahdollisti sen, että nyt tulostimen voi ostaa helposti ja edullisesti omaan kotiin.
Tulevaisuus näyttää valoisalta, sillä 3D-tulostus on edullisempaa ja helpompaa kuin koskaan. Onkin odotettavissa, että kansalaistaidot kehittyvät ja pian 3D-tulostus on jokaisen suomalaisen mahdollisuus eikä enää vain pienen piirin harrastus. Toistaiseksi sitä kuitenkin tehdään melko vähän vaikka käyttötarkoituksia on jo hurjasti.
Mitä voi printata 3D:nä?
3D-tulostaminen mahdollistaa kotikäytössä erilaisten pienten esineiden tulostamisen. Kirjaston tulostimilla voi tulostaa kirjastosta liittyen pieniä ja pienehköjä esineitä PLA-muovista. Yleensä maksimikoko esineelle on esimerkiksi 20x20cm ja tulostuksen materiaalikulu tulee itse maksaa. Kirjastossa tai kotona tulostamista voi harjoitella erilaisilla netistä valmiiksi löytyvillä tiedostoilla, joihin joku on kasannut tulostettavan esineen mallin.
Ammattikäytössä tulostuksen mahdollisuudet ovat kuitenkin vielä kattavammat, sillä 3D-tulostusta käytetään monilla toimialoilla ja moniin eri tarkoituksiin. Usein tulostimella tehdään esimerkiksi arkkitehtuurin, tuotemuotoilun tai konesuunnittelun luonnoksia ja tuotekappaleita. Valmiita tuotteita voi tulostaa esimerkiksi koruteollisuuden, hammastekniikan tai veistostaiteen tarpeisiin ja ensimmäinen elävä kudos ja jopa talo on onnistuttu luomaan 3D-tekniikalla.
3D-tekniikka onkin huikea mahdollisuus esimerkiksi valmistaa varaosia vanhaan autoon tai potilaskohtaisia proteeseja. Mahdollisuuksia on paljon ja ne kasvavat jatkuvasti tekniikan kehittyessä!
Miten aloittaa 3D-tulostus?
Kiinnostuitko 3D-printtaamisesta tai oletko aina halunnut kokeilla sitä, mutta se on jäänyt tekemättä? Paras aika aloittaa on nyt!
Kuten jo edellä kerroimme, printtaamista voi kokeilla hyvin varustelluissa kirjastoissa. Kirjastoissa printtaaminen ei ole kuitenkaan täysin maksutonta ja siihen liittyy rajoituksia, kuten vaikkapa maksimimäärä tulostuksia per viikko. Kovin syvällisesti lainalaitteilla ei siis harrastukseen pääse sisään. Kokeilemiseen lainavälineistö tai vaikkapa koulussa tulostaminen on kuitenkin hyvä idea, sillä tällöin oma välineistö ei mene hukkaan mikäli kipinä ei sytykään.
Jos 3D-printtaaminen alkaa kiinnostaa toden teolla, tulee oman laitteiston hankinta kyseeseen. Tulostimen valinta lähtee budjetin luomisella. Kun tiedät suurin piirtein kuinka paljon rahaa haluat laitteistoon käyttää, on helpompaa valita sinulle sopivin laite. Huomioi valinnassa myös se, mitä materiaalia haluat tulostaa, sillä tulostuksen materiaalikulut vaihtelevat suuresti eri materiaalien välillä. Laitteiston hintahaarukka on muutenkin erittäin laajaa, sillä 3D-tulostimia on erilaisia ja eri tekniikkaa käyttäviä printtereitä löytyy joka lähtöön.
Tulostimen valinnassa tulee lähteä omasta tarpeesta eli siitä, mitä tulostimella haluaa tulostaa. Jos haluat tulostaa vaikkapa auton varaosia, on tarve erilainen kuin silloin kun tarve on lämmön- tai säänkestäville malleille. Käyttötarkoituksen perusteella valitaan tulostin, jonka kantavuus, hienostunut optiikka, vakaus, luotettavuus ja materiaalien kestävyys ovat riittävän korkealla tasolla. Yksi tulostin ei pysty kaikkeen, joten tarpeesta lähteminen on paras lähtökohta valinnalle.
Lisäksi valinnassa tulee ottaa huomioon käytettävyys eli esimerkiksi se, millaisia liitäntöjä laitteessa tulee olla ja tuleeko tulostin koottuna vai koottavana settinä. Tulostusnopeus, tulostuskoko ja tulostuspään ominaisuudet ovat muita huomioon otettavia seikkoja, joiden avulla löydät itsellesi sopivimman laitteen. Huomioi myös se, missä aiot tulostaa, sillä tilantarve, taustamelu ja lika vaikuttavat laitteen valintaan.
Vinkit tulostusharrastuksen aloittamiseen
Kun laitteisto on hankittu, voi harrastus kunnolla alkaa. Kuten jo edellä mainitsimme, jokainen tulostettava kappale lähetetään tulostimelle erityisessä tiedostomuodossa mallinnettuna. Aluksi tulostusta voi kokeilla lataamalla valmiita malleja netistä. Kun harrastus alkaa, voi mallinnusta tietokoneella kunnolla harjoitella ja jatkossa tulostimella voi tulostaa mitä vain tekniikan ja laitteen rajoitusten puitteissa. Oikeasti käytännöllisten esineiden tulostaminen vaatii käytännössä mallinnuksen osaamista, joten alkuvaiheessa opiskelua ja opettelua riittää!
Aloita siis opiskelemalla ja kokeilemalla mallinnusta ja tutustu omaan laitteeseesi. Lue huolella myös turvallisuuteen liittyvät asiat, sillä esimerkiksi muovia sulattava laite saattaa tuottaa hengitysilmaan kaasuja ja mikrohiukkasia, joten hyvä ilmanvaihto ja poistoilmakanavien tehokkuus ovat erittäin tärkeitä. Satunnaisesta tulostamisesta kotona ei ole varsinaista haittaa, mutta jatkuvassa käytössä ongelmat helposti eskaloituvat.
Kun pääset tulostelemaan malleja, tulee tulostimen asetusten optimointi kyseeseen. Myös materiaalin laatu vaikuttaa saatavaan lopputulokseen. Tulostettua kappaletta voi jälkiprosessoida ja laatua parannella kokeilemalla saman mallin tulostusta eri valmistajan materiaaleille ja muuttamalla jälkiprosessoinnin metodeja. Tulostuksen kanssa voikin viettää vaikka kuinka pitkän aikaa, eivätkä tulostettavat ideat lopu hetkessä kunhan pääsee alkuun.
Creality3D Ender-3 PRO 3D-tulostin
349,95 tai 21€ / kk
• Tulostusalue 220x220x250mm
• Magneettinen tulostusalusta
• 0.1mm tarkkuus
Creality Ender 5 Pro 3D-tulostin
409,95 tai 25€ / kk
• 220x220x300mm tulostusalue
• Paranneltu syöttömekanismi
• Hiljainen toiminta
Creality CR-X dual color 3D-tulostin
749,95 tai 45€ / kk
• 300 x 300 x 400mm tulostusalue
• Filamenttisensori
• Kaksi filamentinsyöttöä
3D-tulostus on mukava harrastus, joka yhdistelee tietotekniikkaa, valmistusta ja käsityötä. Mikäli et ole vielä kokeillut 3D-printtausta, niin nyt on erinomainen aika aloittaa uusi ja mielekäs harrastus!
