Tulostuksen valmistelu
Ennen tulostamista malli avataan Ultimakerin Cura-ohjelmalla, joka muuntaa mallin tulostimelle luettavaksi tiedostoksi ns. g-koodi. Cura-ohjelman voi ladata ilmaiseksi ja sen voi asentaa kotikoneelle ilman 3D-tulostinta, joten kotona voi harjoitella ja totutella ohjelman käyttöön. Ennen asetusten muokkaamista täytyy valita tulostimen malli Ultimaker 2+ / Ultimaker 3. Materiaali yleisesti ”pla”, sekä suuttimen koon (nozzle size, saat selville Varaamosta varaamastasi 3D-tulostimesta).
Curassa tulostusasetukset voi tehdä pika-asetusten ”recommended” kautta tai tarkemmin mukautettujen ”custom” asetusten kautta.
Pika-asetukset ”recommended”
Pika-asetukset ovat helpommin käytettävät kuin mukautetut asetukset, mutta ne eivät anna mahdollisuutta muokata tulostuksen laatua yhtä paljon kuin mukautetut asetukset. Pika-asetukset ovat käytännöllisiä, jos haluaa tulostaa helposti ja nopeasti jotakin.
Layer height – Määrittää kuinka paksu yksittäinen tulostuskerros on. Mitä ohuempi tulostuskerros on sitä parempilaatuinen tulostus on, mutta sitä kauemmin tulostus kestää. Useiten käytetty paksuus on välillä 0.1–0.2 milliä.
Infill – Määrittää miten kappaleen sisus täytetään. Sadalla prosentilla mallista tulee täysin umpinaista muovia, alhaisemmilla prosenteilla sisus täyttyy kennomaisella rakenteella. Mitä suurempi täyttöprosentti on sitä kauemmin tulostus kestää. Jos kappale on esimerkiksi koriste-esine tai lelu ei kappaleen tarvitse olla täysin umpinainen.
Generate support – Eli tukirakenne on joidenkin mallien vaatima ominaisuus. Jyrkässä kulmassa olevat isommat ulokkeet eivät voi tulostua tyhjän päälle joten niiden alle tarvitsee tukirakenteen joka tulostuksen jälkeen napsautetaan pois.
Build plate adhesion – Määrittää mallin ympärille tulostettavan alustan. Alusta auttaa tulostetta pysymään paikoillaan tulostuksen ajan ja se kannattaa melkein aina tulostaa. Tulostuksen jälkeen reunus revitään pois tulosteesta. Litteissä ohuissa tulostuksissa plate adhesion ei aina ole välttämätön.
Mukautetut asetukset ”custom”
Mukautetuilla asetuksilla pystyy säätämään tulostuksen laatua paljon tarkemmin ja korjaamaan tulostusvirheitä helpommin. Asetuksissa on seuraavia kategorioita.
Laatu ”quality”
Laatukategoria sisältää asetuksia, jotka säätävät tulosteen yleistä laatua.
Tärkeimmät asetukset:
Layer height – Säätää tulostuskerrosten korkeutta. Vakiona tulostimissa on yleensä 0.1mm ja yleisesti kerrosten paksuutta kannattaa vaihdella välillä 0.1–0.25mm. Korkeimmillaan kerrosten paksuutta ei kannata laittaa yli 0.4mm sillä tämä vaikuttaa tulostuksen laatuun suuresti. Kerrosten paksuuden suurentaminen on mahdollisesti tehokkain tapa vähentää tulostusaikaa, mutta jos aika riittää kannattaa paksuus pitää mahdollisimman pienenä.
Initial layer height – Määrittää ensimmäisen kerroksen paksuuden. Ensimmäisen kerroksen paksuus määrittää paljolti kuinka hyvin tuloste pysyy kiinni tulostusalustassa. Yleisesti ensimmäisen kerroksen paksuus kannattaa olla vähintään kaksi kertaa kerrosten paksuus mutta yleisesti hyväksi arvoksi todettu on 0.4mm. Jos ensimmäinen kerros on liian ohut saattaa tulostuspää repiä materiaalia tulostusalustalla.
Kuori ”shell”
Sisältää asetuksia, jotka määrittelevät ulkoseinien laatua.
Wall thickness – Määrittää ulkoseinien paksuuden. Cura määrittää tämän asetuksen automaattisesti mallin muiden säätöjen mukaan, mutta joissakin tilanteissa tulosteen seiniä kannattaa paksuntaa.
Täyttö ”infill”
Täyttö kategoria sisältää mallin onttojen kohtien täyttöön liittyviä asetuksia.
Tärkeimmät asetukset:
Infill density – Määrittää kuinka tiheään tulostin täyttää mallin onttoja suljettuja kohtia. Täytön tiheys on tärkeä asetus sillä jos tulostin ei täytä mallia tarpeeksi se vaikuttaa muun tulosteen laatuun. Jos tiheys on liian pieni ei tulostin välttämättä pysty tulostamaan onton osion kattoa kunnollisesti. Jos taas tiheys todella suuri se nostaa tulostuksen kestoa -ja materiaalin kulutusta suuresti. Yleisesti tiheyden prosentti on sopiva 20-40% välillä.
Infill pattern – Määrittelee millaista kuviota täyttö tekee. Erilaiset kuviot tukevat mallia eri tavalla ja osa on helpompia tulostaa osa vaikeampia.
Materiaali ”material”
Materiaali kategoria sisältää filamentin lämpötilaan ja tulostamiseen liittyviä asetuksia.
Tärkeimmät asetukset:
Initial layer flow – Määrittää kuinka paljon materiaalia syötetään ensimmäisellä kerroksella. Normaalisti asetus on 100 mutta usein tulosteiden pohjakerroksiin jää koloja. Tämän voi korjata nostamalla arvon noin 10-30 korkeammaksi. Jos asetus on liian korkea se saattaa aiheuttaa pohjakerroksen leviämisen suuremmalle alueelle.
Enable retraction – Kytkee päälle materiaalin takaisin vedon kun tulostuspää liikkuu. Tämä asetus kannattaa pitää päällä melkein aina sillä se vähentää lankojen ”strings” ohuiden materiaalisiltojen syntymistä ja yleisesti materiaalin tulostumista vääriin paikkoihin. Takaisinvedon matkaa tai nopeutta ei Ultimaker 2-sarjan tulostimilla pysty muokkaamaan suoraan Curasta vaan se pitää tehdä tulostimen omista asetuksista.
Materiaalin lämpötila – Ei pysty Ultimaker 2-sarjan tulostimilla muuttaa Cura-ohjelmasta vaan se pitää muuttaa suoraan tulostimesta jos tulostimen oletuslämpötilat eivät ole tulosteelle sopivia.
Nopeus ”speed”
Nopeus kategoria sisältää eri alueiden tulostusnopeuksien säädöt.
tärkeimmät asetukset:
Print speed – Määrittää tulostimen yleisen tulostusnopeuden. Ultimaker 2-sarjan tulostimilla tämä on yleensä 55mm/s mutta joskus nopeuden laskeminen saattaa olla hyödyllistä. Tämän kategorian muut asetukset määräytyvät automaattisesti tämän asetuksen mukaisesti. Mutta niitä voi myös muokata yksitellen.
Matkaaminen ”travel”
Matkaaminen -kategoria sisältää tulostuspään liikkumiseen liittyviä asetuksia. Näitä ei tarvitse juuri koskaan säätää.
Jäähdytys ”cooling”
Jäähdytys kategoria sisältää tulostuspään tuulettimien toimintaan ja materiaalin jäähtymiseen liittyviä asetuksia.
Enable print cooling – Kytkee käyttöön tulostuspään tuulettimet tulostuksen aikana. Tämä asetus kannattaa yleensä olla päällä.
Fan speed – Määrittää kuinka nopeasti tuulettimet pyörii. oletusasetuksena on 100%.
Initial fan speed & regular fan speed at height – Määrittelee tuulettimen nopeuden. Tulostuksen alussa oletuksena on 0, tuulettimet siirtyvät normaaliin nopeuteen tulostuksen aikana. Tulostuksen alussa tuulettimen nopeus kannattaa pitää matalana sillä se auttaa tulostetta pysymään kiinni tulostusalustassa. Tuulettimien normaalin korkeuden voi säätää joko millien korkeuteen tai sitten kerrosten korkeuteen.
Minimum layer time – Määrittelee kuinka kauan jokaisen kerroksen täytyy jäähtyä ennen kuin tulostin alkaa tulostamaan uutta kerrosta päälle. Joskus tätä asetusta pitää nostaa, jos pieniä alueita tulostaessa tulostuksen jälki on rosoista.
Tuki ”support”
Tuki-kategoriasta löytyy asetuksia tukien määrittelyyn.
Tärkeimmät asetukset:
Generate support – Määrittelee tuleeko tukia ollenkaan tulosteeseen.
Support placement – Määrittelee mihin Cura asettelee tukia. Mahdollisia asetuksia on:
Everywhere – Jolloin Cura laittaa tukia kaikkialle minne niitä saatetaan tarvita.
Touching buildplate – Jolloin Cura asettaa vain tukia jotka voivat koskea tulostusalustaan.
Support overhang angle – Asettaa pienimmän kulman mihin tukia asetetaan. 0° tarkoittaa että tukia tulee minne vaan ja 90° tarkoittaa että tukia ei tule ollenkaan.
Support pattern – Määrittää millä kuviolla tulostin tekee tuet. Yleisesti ruudukko ”grid” tai viivat ”lines” on helpoimmat irroittaa.
Support density – Määrittää kuinka tiheästi tukia tulostetaan. Normaalisti tämän asetusten arvo kannattaa pitää 15-20 alueella mutta joskus sitä saattaa joutua nostamaan jos on haastavia roikkutulostuksia. Tukien tiheyttä voi myös jossain määrin säätää tukien kuviota muuttamalla. build plate adhesion tulostuslevyyn kiinnittyminen build plate adhesion tulostuslevyyn kiinnittyminen build plate adhesion tulostuslevyyn kiinnittyminen
Tulostuslevyn kiinnitys ”build plate adhesion”
Tulostuslevyn kiinnityskategoriasta löytyy asetuksia, jotka auttavat tulostetta pysymään kiinni tulostuslevyssä.
Tärkeimmät asetukset:
Build plate adhesion type – Lisää tulosteeseen ylimääräistä materiaalia, jonka tarkoitus on auttaa tulostetta pysymään kiinni tulostuslevyssä. vaihtoehtoja ovat
None – materiaalin ympärille ei lisätä mitään. tätä asetusta käytetään harvoin.
Skirt – Cura lisää materiaalin ympärille ympyrän, joka ei koske tulosteeseen. Tarkoituksena on tasoittaa materiaalin ulostuloa. Tätä asetusta kannattaa käyttää jos tulosteen pohja on sen verran laaja ja tasainen että se voisi pysyä tulostusalustalla itsekseen.
Brim – Cura lisää tulosteen ympärille leveähkön ympyrän joka on tulosteessa kiinni. Lierin tarkoitus on auttaa pienempiä malleja pysymään kiinni tulostusalustassa ja se on yleisimmin käytetty asetus.
Raft – Cura lisää tulosteen alle ja ympärille “lautan”. Lautan tarkoituksena on auttaa malleja joissa on todella pieni tai epätasainen esim. pyöreä pohja pysymään kiinni tulostusalustassa. Lauttaa käytetään aika harvoin sillä lieri ”brim” pystyy melkein aina hoitamaan lautan työn ja lautasta jää tulosteeseen epäsiistimpi pohja kuin muista.
Tulostuslevyn lämpötila – Ei pysty Ultimaker 2-sarjan tulostimissa muuttamaan Cura-ohjelmasta vaan se täytyy muuttaa suoraan tulostimen asetuksista jos alustan lämpötila ei ole sopiva.
Tulostusajan ja materiaalitarpeen arviointi
Tulostuksen erilaiset asetukset vaikuttavat tulostusajan kestoon ja jokaisen muutoksen jälkeen Cura laskee arvion tulostusajasta. Arvio tulostusajassa näkyy 3D-näkymän oikeassa alanurkassa. Pidemmillä tulostuksilla aikaan kannattaa varmuuden vuoksi lisätä n. 10min aikaa. Esimerkiksi kolmen tunnin(180min) tulostukselle kannattaa varata vajaa 20 minuuttia lisäaikaa. Oikeassa alanurkassa näkyy myös kuinka paljon materiaalia tulostus vaati. Esitetyn materiaalimäärän lisäksi tulostin vaatii n. 70cm materiaalia jotta Ultimakerin takana oleva moottori voi työntää materiaalia.
Mallin siirtäminen tulostimeen
Kun mallin tulostusasetukset on säädetty halutuiksi otetaan varatusta 3D-tulostimesta muistikortti joka laitetaan Cura-koneeseen. Curassa malli tallennetaan muistikortille ”save to removable drive” ja kortti poistetaan koneesta turvallisesti ”eject”. Muistikortti siirretään tulostimeen ja tulostimessa päävalikosta valitaan ”print” jonka jälkeen voidaan muistikortilla olevista tiedostoista valita oma malli.
Materiaalit
PLA
Pla eli polylaktidi on uusiutuvista raaka-aineista valmistettu biohajoava muovi. Sen raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi maissitärkkelystä tai sokeriruokoa. Pla on hyvin yleinen 3D-tulostamisessa käytetty muovi sillä sen ominaisuudet tekevät siitä helpon tulostaa. Mikäli 3D-tulostaminen ei ole ennestään tuttua on suositeltavaa aloittaa tulostaminen pla-tulostuksilla ja totuttautua 3D-tulostuksen vaiheisiin. Pla-muovista on myös kumimainen pla flex -vaihtoehto.
Pla kuitenkin pehmenee jo 50 asteessa joten kuumissa olosuhteissa sitä ei voi pitää kestävänä ratkaisuna. Pla ei myöskään sovellu pitkäksi ajaksi ulkokäyttöön sillä se hajoaa ajan myötä. Tarkempia tietoja englanniksi Ultimakerin pla-tietosivulla.
ABS (Iso Omenan kirjastossa)
Abs eli akryylinitriilibutadieenistyreeni on kestävä muovilaatu. Se on jäykkää mutta kevyttä. Abs-muovin käyttökohteita ovat muun muassa erilaiset kypärät kotitalous- ja konttorikoneet kotelot lego-palikat putket ja profiilit sekä veneet. Abs-muovia käytetään myös henkilöautojen korien helmoissa ja puskureissa polykarbonaatin sekoitteena pc abs. Lisäksi tietokoneiden ja tulostinten rungot ovat tavallisesti abs-muovia.
Abs-muovilla on hyvä sitkeyden jäykkyyden ja sulajuoksevuuden yhdistelmä sekä hyvä pinnanlaatu ja kiilto. Abs-muovilla on myös pieni staattinen sähköisyys ja se kestää hyvin heikkoja happoja ja emäksiä. Asetoni kuitenkin liuottaa abs-muovia ja abs-tulosteiden pintaa voi silottaa asetonilla.
Abs on hieman haastava tulostaa, sillä se tulostuu kapealla lämpötilavälillä sekä kutistuu hieman jäähtyessään. Tämä voi aiheuttaa tulostuksissa vääristymiä. Pitkän ajan altistuminen ultraviolettisäteilylle voi heikentää abs-muovia. Abs ei sovellu elintarvikekäyttöön eikä yli 85 asteen lämpötilaan. Tarkempia tietoja englanniksi Ultimakerin abs-tietosivulla.
PC
Pc eli polykarbonaatit. Polykarbonaatti-muovien merkittävin ominaisuus on niiden iskunkestävyys. Polykarbonaateista valmistetaan muun muassa cd-levyjä kypäriä iskunkestävää läpinäkyvää muovia suojalasien linssejä ja aikaisemmin myös armeijan muovisia lautasia. Polykarbonaattien toinen hyvä ominaisuus on niiden helppo työstettävyys. Materiaalia voidaan sahata muotoon ja sen reunoihin voidaan porata reikiä ilman että levy vaurioituu työstövaiheessa.
Polykarbonaattien huono ominaisuus on niiden heikko liuottimien kestävyys. Polykarbonaatti liukenee orgaanisiin liuottimiin ja sillä on heikko amiinien ammoniakin ja lipeän kesto. Liuottimet liuottavat muovin pintaa ja voivat samalla pilata iskunkestävyyden. Polykarbonaattien lämmönkestävyys on yleensä parempi kuin muissa muovilaaduissa ja se kestää lämpöä 110 asteeseen asti. Polykarbonaattia ei suositella elintarvikekäyttöön. Tarkempia tietoja englanniksi Ultimakerin pc-tietosivulla.