3D-mallinnus vaatii optimointia ja uudenlaista ajattelua

Artikkeli julkaistu 30. marraskuuta 2018

Ennen kuin 3D-tulostin laitetaan toden teolla töihin, tarvitaan 3D-malli tulostettavasta kappaleesta. 3D-mallin tekeminen eli 3D-mallinnus on tehokkaan 3D-tulostuksen perusta, johon kannattaa panostaa.

3D-mallinnus on 3D-tulostuksen perusta

3D-mallin suunnittelu on se vaihe, jossa saavutetaan kappaleen muotojen optimoinnista saatavat toiminnalliset hyödyt ja kappaleen valmistuksesta saatavat kustannushyödyt. 3D-tulostamista ei oikeastaan kannata edes harkita, jos ei ole valmis käyttämään aikaa ja vaivaa 3D-mallinnukseen.

Mitä 3D-mallinnus sitten vaatii tuotantoa suunnittelevalta yritykseltä? Siitä lisää seuraavaksi.

Älä takerru perinteisten tuotantomenetelmien rajoituksiin

3D-mallin suunnittelussa on suunnittelijan itsensä ihan ensimmäiseksi orientoiduttava 3D-tulostukseen. 3D-tulostus ei nimittäin merkitse vain uudenlaista teknologiaa, vaan jotain paljon kokonaisvaltaisempaa – täydellistä ajattelutavan muutosta. Toisin sanoen suunnittelun reunaehdoiksi ei aseteta perinteisten valmistusmenetelmien rajoitteita, vaan ajatellaan kappaleen suunnittelua 3D-tulostuksen mahdollisuuksien kautta.

Kun kappale x valmistetaan koneistamalla, voi siihen olla valmistusmenetelmän rajoitusten vuoksi pakko jättää kappaleen funktionaalisuuden kannalta epäoleellisia osia ja muotoja. Kappaleessa siis voi olla ylimääräistä materiaalia ihan vain sen takia, että valmistusmenetelmän näkökulmasta kappaleen toteuttaminen ei onnistu ilman tätä kappaleen toiminnan kannalta sinänsä turhaa tavaraa.

3D-tulostamalla sen sijaan voidaan valmistaa aivan uudenlaisia kappaleita (ja vanhoja kappaleita uudella tavalla). Toisin sanoen 3D-tulostamalla on mahdollista toteuttaa sellaisia muotoja ja pintoja, jotka eivät perinteisissä tuotantomenetelmissä ole edes mahdollisia toteuttaa – esimerkkinä monimutkaiset verkko- ja kennorakenteet. 3D-tulostuksen rajoitteet liittyvät lähinnä kappaleen fyysiseen kokoon (ja käytössä olevan 3D-tulostimen tulostintilavuuteen) sekä rakennelujuuteen.

3D-tulostamisessa monimutkaisuus on valttia, siinä missä perinteisissä, valamiseen perustuvissa, tuotantomenetelmissä monimutkaisuus on päinvastoin myrkkyä ja tietää poikkeuksetta kustannusten nousua tai valmistuksen silkkaa mahdottomuutta. Ei siis ole mitenkään yllättävää, että perinteisiin tuotantomenetelmiin tottuneella suunnittelijalla voi mennä hetki 3D-mallinnuksen haltuunotossa, kun vaadittava ajattelutapa on käytännössä täysin päinvastainen aiempaan verrattuna. Ne periaatteet, jotka pätivät vielä perinteisissä tuotantomenetelmissä, on 3D-aikakaudella vaihdettava uusiin.

3D-mallin suunnittelussa pyritään optimointiin

3D-tulostuksen kustannuksiin vaikuttaa kaikista voimakkaimmin kappaleen valmistamiseen käytettävän materiaalin määrä. Jos ja kun 3D-tulostuksen kustannukset halutaan saada mahdollisimman alas, tulee 3D-mallin suunnittelussa pyrkiä siis minimoimaan kappaleissa käytettävä materiaalin määrä.

3D-malli optimoidaan siten, että valmistettavaan kappaleeseen jää ainoastaan sen ydintoiminnallisuuden kannalta välttämättömin materiaali ja muoto – kaikki muu poistetaan. Lopputuloksena syntyvä kappale voi tämän ajattelutavan myötä näyttää hyvinkin oudolta, mutta nämä kummalliset muodot ovat ihan arkipäivää 3D-tulostuksessa ja kertovat siitä, että suunnittelija on tiennyt mitä on tekemässä.

Materiaalimäärän minimoinnin lisäksi 3D-mallinnuksessa on tärkeää optimoida kappaleen ominaisuuksia. 3D-mallinnnuksessa kappale voidaan optimoida muun muassa jäykkyyden, painon ja virtaavuuden osalta. Näin 3D-tulostettavalle kappaleelle saadaan aikaan huomattavasti parempi hyötysuhde. Kappaleesta tulee pienempi, kevyempi, toimivampi – ja edullisempi.

Miten 3D-malli luodaan?

3D-malli voidaan luoda joko skannaamalla haluttu, olemassa oleva, kappale 3D-skannerilla tai mallintamalla haluttu kappale ja halutut muodot esimerkiksi CAD-ohjelmalla.

Mitä tulee 3D-mallin optimointiin, markkinoilla on useita erilaisia simulaatio-ohjelmia, joiden avulla kappaleen ominaisuuksia pystytään optimoimaan. Käytettävät ohjelmat riippuvat hyvin pitkälti siitä, mitä eri ominaisuuksia halutaan kulloinkin optimoida. Jotkut nykyaikaiset ohjelmistot tekevät 3D-mallille vieläpä ns. puoliautomaattisesti haluttuja optimointeja, mikä tietenkin auttaa 3D-mallin suunnittelussa ja tekee 3D-mallinnuksesta osaltaan tehokkaampaa ja laadukkaampaa.

Ja aina voi myös pyytää apua 3D-mallinnukseen! Me 3D Formtechillä 3D-tulostuksen asiantuntijoina autamme mielellämme asiakkaitamme 3D-mallinnuksen kanssa. Muutamme olemassa olevan idean sähköiseksi malliksi ja mallinnamme fyysiset osat 3D-malleiksi, jotta ne pystytään tulostamaan. Pidämme myös huolen siitä, että kappale tulee optimoitua 3D-tuloksen mahdollisuudet hyödyntäen.

Yrityksenne ensimmäinen askel 3D-tulostuksen mahdollisuuksien hyödyntämiseen voisikin ihan hyvin olla yhteydenotto tänne suuntaan ja konsultoinnin pyytäminen 3D-mallin suunnitteluun. Me kyllä kerromme, miten yrityksenne saa 3D-tulostamisesta täyden hyödyn irti. Löydät yhteystietomme täältä, tai halutessasi voit myös jättää yhteydenottopyynnön.

Aiheeseen liittyvää luettavaa

» Lue lisää 3D-tulostuksen vaiheista suunnittelusta valmiiksi tuotteeksi

Tässä blogikirjoituksessamme avaamme 3D-tulostuksen vaiheita ja kerromme, miten kappale muuntuu suunnittelijan ideasta käyttövalmiiksi kappaleeksi. Kerromme myös, mihin vaiheisiin kannattaa panostaa, kun 3D-tulostuksesta halutaan saada maksimaalinen hyöty irti. Jos suunnittelet 3D-tulostuksen hyödyntämistä, kannattaa tämä kirjoitus ehdottomasti käydä lukemassa.

[index]
[index]