Rhinoceros Grasshopper 3D-tulostuksen suunnittelussa

Abstract

Ainetta lisäävä valmistus on alati kasvava ala, joka on viime vuosina kehittynyt voimakkaasti saavuttaen suosiota valmistavan teollisuuden lisäksi myös kotitalouksissa. 3D tulostimien kehityttyä aiemmin kovin kalliit tulostimet ovat hintojen laskettua päätyneet yhä useamman yrityksen tuotekehitysosaston, sekä kotiharrastajan käyttöön. Ainetta lisäävän valmistuksen etu perinteiseen valamiseen ja koneistamiseen verrattuna on tulostamisen kyky tuottaa kappaleita lähes ilman geometrisia rajoitteita useista eri materiaaleista, sekä hyvin pienten, ja monimutkaisten sarjojen valmistaminen kustannustehokkaasti. 3D tulostimet voidaan jakaa viiteen yleisimpään eri luokkaan niiden toimintaperiaatteen mukaan. Eri tulostintyypeillä on hyvin erilaiset ominaisuudet niin itse laitteen hankintakustannusten, tulostusnopeuden ja -tarkkuuden, sekä tulostettavan materiaalin mukaan. Eri tulostinten toimintatapa ohjaa ja antaa kappaleen suunnittelulle rajoitteita varsinkin tukirakenteiden ja kappaleen yhtenäisyyden ja umpinaisuuden osalta. Suunniteltaessa kappaletta tulostettavaksi onkin edullista tietää käytettävä laitteisto ja menetelmä ennalta, jotta voidaan varmistua kappaleen tulostuksen onnistumisesta ilman mallin korjaamista tai uudelleensuunnittelua. Tietoisuus tulostamisen mahdollisuuksista ja rajoitteista kappaleiden valmistuksessa on vielä verrattain pientä, mikä saattaa aiheuttaa ennakkoluuloja ainetta lisäävää valmistusta kohtaan. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli tutkia Rhinoceroksen algoritmipohjaiseen pintamallinnusohjelmistoon integroidun graafisen ohjelmointikielen, Grasshopperin, käyttöä 3D-tulostuksen suunnittelussa. Työssä esitellään ensin 3D-tulostuksen perusteet, yleisimmät tulostusmenetelmät, sekä tulostuksen suunnittelun perusperiaatteet ja rajoitteet perinteiseen valmistukseen verrattuna. Työn lopussa tutustutaan Grasshopperin käyttöön mallinnuksessa. Algoritmien luominen ja kappaleen mallintaminen vaikutti aluksi hieman hankalalta, mutta ohjelmisto osoittautui käyttökelpoiseksi varsinkin geometrisesti haastavien kappaleiden mallintamisessa.