3D-tulostuksen odotetaan jopa syrjäyttävän tai ainakin täydentävän merkittävällä tavalla perinteistä valmistustoimintaa lähivuosien aikana. Käytännössä asia ei ole aivan näin ruusuinen. Periaatteessa 3D-tulostuksella voidaan tehdä vapaamuotoisia kappaleita, jolloin materiaalinkäyttö ja kappaleen massa voidaan optimoida. Vapaita muotoja rajoittavat kuitenkin useat tekijät. Esimerkiksi metallia tulostettaessa on kiinnitettävä huomiota ns. roikkuviin pintoihin, koska 3D-tulostus tapahtuu tavallisesti lisäämällä ohuita kerroksia edellisten päälle. Metallitulostus tapahtuu levittämällä kerros metallijauhetta tulostuskammioon ja sen jälkeen sulattamalla siihen haluttu muoto. Metallijauhe itsessään on huono tukemaan sulaa materiaalia, jolloin roikkuviin kohtiin on suunniteltava tukimateriaalia.

Toisaalta kappaleen sisäosiin voidaan suunnitella onttoja rakenteita (kennoja, ristikoita jne.), joiden avulla kappaleen massa voidaan saada optimaaliseksi. 3D-tulostus on kuitenkin toistaiseksi hyvin kallis menetelmä. Pienikokoiset ja monimutkaisia muotoja sisältävät kappaleet voidaan usein toteut-taa perinteisten valmistusmenetelmien kanssa kilpailukykyisesti. Suurempien kappaleiden kustannukset voivat karata jopa kymmen- tai satakertaisiksi perinteisiin verrattuna.

Suunnittelua ajatellen perusperiaate on se, että kappaleita, jotka on suunniteltu toteutettavaksi perinteisin menetelmin, ei kannata sellaisenaan toteuttaa 3D-tulostuksella. Ne on aina suunniteltava uudelleen puhtaalta pöydältä. Yleisiä suunnitteluohjeita on listattu alle muutamia. Suunnittelusäännöt ovat hyvin usein menetelmäkohtaisia. Lisätietoja aihepiiristä löytyy täältä.

Kun kappaletta suunnitellaan 3D-tulostusta varten, lähtökohtana tulee pitää sen toiminnallisia vaatimuksia, joita ovat:

  • Toiminnalliset pinnat (Functionalsurfaces, FS) : tyyppi, mitat ja sijainti
  • Edellisiin kytketyt mitat ja geometriset spesifikaatiot
  • Mekaaniset vaatimukset, jotka linkittyvät valittuun materiaaliin
  • "Tyhjä tilavuus" : tilavuus, jonka kohdalla ei saa olla materiaalia esimerkiksi kokoonpanon tai tuotteen toiminnan näkökulmasta.

Pursottavilla tekniikoilla ja metallien tulostuksessa huomioitava, että ”tyhjän päälle ei voi tulostaa”

  • Kappale muotoiltava niin, että siinä on mahdollisimman vähän roikkuvia muotoja, overhangeja (alle 45 asteen kulmasa olevat pinnat voidaan yleensä toteuttaa ilman tukirakenteita)
  • Tulostusasento on mietittävä sitren, että overhangeja esiintyy mahdollisimman vähän
  • Tarvittaessa on käytettävä tukirakneteita, jotka voidaan suunnitella erikseen tai antaa tulostuslaitten huolehtia niistä automaattisesti
  • Lyhyet overhangit tai pienet reiät eivät vaadi tukemista (tarkat mitat menetelmäkoh-taisia).
  • Seinämien vahvuudet tarkastettava tulostusmenetelmän mukaan
  • Prosessiin tuodaan tulostamisen aikana paljon lämpöä, jolloin sen aiheuttamat jän-nitykset voivat aiheuttaa odottamattomia ilmiöitä
  • Kappaleen kutistumat ja muodonmuutokset tulostuksen aikana voivat tuottaa ongelmia

Kappaleita AM-tekniikoilla valmistettaessa niiden sisälle voidaan jättää keventäviä onteloita tai kuorikerrosten väliin voidaan tulostaa vaikkapa hunajakennorakenne. Jauhepetitekniikoissa onteloihin, joihin materiaali voi jäädä, on kuitenkin jätettävä tyhjennysaukkoja jauheen poistamiseksi.

Viimeksi muutettu: maanantaina 16. maaliskuuta 2020, 09.58