Suunnittelu 3D-tulostimelle NX CAD -ohjelmistolla
Peltonen, Niklas (2018)
Peltonen, Niklas
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805137840
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805137840
Tiivistelmä
3D-tulostus on jatkuvasti yleistyvä valmistusmenetelmä, jota käytetään useilla eri teollisuuden aloilla. Valmistusmenetelmänä 3D-tulostus poikkeaa merkittävästi perinteisistä materiaalia poistavista menetelmistä, sillä se on pääsääntöisesti materiaalia lisäävä valmistusmenetelmä.
Valmistusmenetelmän erityislaadusta johtuen 3D-tulostamalla valmistettavien kappaleiden suunnittelussa on otettava huomioon hieman eri asioita kuin esimerkiksi lastuavassa työstössä. Mahdollisesti oleellisin huomioitava seikka on se, että kappaleet rakentuvat pääsääntöisesti alhaalta ylöspäin valmiin kappaleen poikkileikkauksen mukaisina kerroksina, jolloin joidenkin muotojen alle on tulostettava tukimateriaalia, jotta tulostaminen on mahdollista.
Monissa tapauksissa 3D-tulostettavien kappaleiden geometriat ovat kuitenkin vapaampia materiaalia poistavaan valmistukseen verrattuna, sillä 3D-tulostamalla voidaan valmistaa esimerkiksi sisäisiä rakenteita ja kevyitä verkkorakenteita, joiden valmistaminen perinteisillä valmistusmenetelmillä on mahdotonta. Monet CAD-ohjelmistojen valmistajat tarjoavatkin nykyään valmiita työkaluja 3D-tulostettaville kappaleille ominaisten rakenteiden suunnitteluun. Uusimpiin Siemens NX -ohjelmistoihin on saatavilla valmiita työkaluja niin 3D-tulostettavien kappaleiden suunnitteluun kuin niiden tulostamiseen.
Siemens NX -ohjelman soveltuvuutta 3D tulostettavien kappaleiden suunnitteluun tutkittiin mallintamalla kolme esimerkkikappaletta. Ensimmäiset kaksi suunniteltiin muodostumaan niin kutsutuista biomimiikka ja Lattice -rakenteista ja kolmas sisäkkäisistä toroid-rakenteista. Tässä opinnäytetyössä ei ollut käytettävissä edellä mainittuja työkaluja, vaan kappaleiden suunnittelua tutkittiin NX10 ja NX11 -ohjelmistojen perustoiminnoilla. NX:n todettiin olevan varsin toimiva ohjelmisto 3D-tulostettavien kappaleiden suunnitteluun myös pelkkiä vakiotoimintoja käyttäen.
Valmistusmenetelmän erityislaadusta johtuen 3D-tulostamalla valmistettavien kappaleiden suunnittelussa on otettava huomioon hieman eri asioita kuin esimerkiksi lastuavassa työstössä. Mahdollisesti oleellisin huomioitava seikka on se, että kappaleet rakentuvat pääsääntöisesti alhaalta ylöspäin valmiin kappaleen poikkileikkauksen mukaisina kerroksina, jolloin joidenkin muotojen alle on tulostettava tukimateriaalia, jotta tulostaminen on mahdollista.
Monissa tapauksissa 3D-tulostettavien kappaleiden geometriat ovat kuitenkin vapaampia materiaalia poistavaan valmistukseen verrattuna, sillä 3D-tulostamalla voidaan valmistaa esimerkiksi sisäisiä rakenteita ja kevyitä verkkorakenteita, joiden valmistaminen perinteisillä valmistusmenetelmillä on mahdotonta. Monet CAD-ohjelmistojen valmistajat tarjoavatkin nykyään valmiita työkaluja 3D-tulostettaville kappaleille ominaisten rakenteiden suunnitteluun. Uusimpiin Siemens NX -ohjelmistoihin on saatavilla valmiita työkaluja niin 3D-tulostettavien kappaleiden suunnitteluun kuin niiden tulostamiseen.
Siemens NX -ohjelman soveltuvuutta 3D tulostettavien kappaleiden suunnitteluun tutkittiin mallintamalla kolme esimerkkikappaletta. Ensimmäiset kaksi suunniteltiin muodostumaan niin kutsutuista biomimiikka ja Lattice -rakenteista ja kolmas sisäkkäisistä toroid-rakenteista. Tässä opinnäytetyössä ei ollut käytettävissä edellä mainittuja työkaluja, vaan kappaleiden suunnittelua tutkittiin NX10 ja NX11 -ohjelmistojen perustoiminnoilla. NX:n todettiin olevan varsin toimiva ohjelmisto 3D-tulostettavien kappaleiden suunnitteluun myös pelkkiä vakiotoimintoja käyttäen.