Pirunnyrkki

Kun saimme jakkarat valmiiksi, aloitimme heti uudella tehtävällä. Tehtävänämme oli mallintaa ja valmistaa käsin koivusta perinteinen pirunnyrkki-puupeli. Tehtävän tarkoituksena oli tutustuttaa meitä puun työstämiseen käsin erilaisilla työvälineillä.
Aloitimme työn 3D-mallinnuksella Solidworks-ohjelmalla. Tässä työssä -sekä 3D-mallissa, että fyysisessä tuotteessa- mitoitus oli todella tärkeää, sillä palojen tuli sopia yhteen täydellisesti. Palojen mallintaminen itsessään oli helppoa, mutta aivoni löi hetken tyhjää, kun eteen tuli kokoonpanovaihe. Tätä vaihetta oli kuitenkin hauska työstää, sillä se tuntui enemmänkin tietokonepeliltä. Sain loppujen lopuksi palat yhteen, annoin niille materiaalinen ja renderöin kootusta pirunnyrkistä kuvan.

Palojen pyörittelyä kokoonpanotilassa Solidworks:llä

Vaikke teimme oikeat fyyseiset mallimme koivusta, halusin tehdä 3D-mallini jostain tummemmasta puusta, jotta kaikki osat erottuisivat paremmin. 

Kuva tuotteesta kahdesta eri kulmasta

3D-mallin ollessa valmis, aloitimme puutyöt talttojen teroittamisella. Teroitusprosessi oli todella tarkkaa puuhaa, sillä teristä tuli saada täydelliset pienoispuupelin valmistamista varten.

Kun taltat oli teroitettu, harjoittelimme suorakulman käyttöä, sekä suoraa viivaa pitkin sahaamista käsisahalla. Pikkutarkka sahaaminen osoittautui paljon vaikeammaksi, mitä luulin ja sainkin harjoitella pitkään, kunnes käteni väsyivät. 

Otimme aiemmin työstetyt 2cmx2cm-paksuiset, reilun pitkät koivuaihiot käyttöön ja luonnostelimme niihin puupeliemme osat. Saimme itse päättää niiden pituudet, mutta huomioon tuli ottaa se, miten osat sopisivat yhteen. Tämä oli haastava vaihe ja käytinkin siihen kauan aikaa.

 

 

 

Piirsimme aihioon ensin kaikki puupelin osat ja merkkasimme alueet, jotka poistamme puusta. Tämän jälkeen aloitimme itse työstämisen ja teimme ensin viillot sahalla kahteen aihion kylkeen aina puoliväliin saakka. Poistimme ylimääräisen puun ja siistimme lovet taltalla. Tämä oli pikkutarkkaa työtä ja jouduinkin tehdä kaksi puupelin osaa täysin uusiksi, sillä pienet osat lohkesivat helposti irti puuta työstäessä taltalla.

 

Sain ensin apua opettajalta ja yllätyin siitä, miten helppoa taltalla työskentely oli. Terävä taltta upposi puuhun kuin voihin.

 

 

 

Lopuksi sahasimme kaikki palat irti aihiosta. Tein tässä välissä vielä hienosäätämistä taltalla, sillä palat eivät sopineet vielä yhteen täydellisesti. Työskentely ja palojen sopiminen yhteen oli milleistä kiinni.

 

Puupelin kaikki kuusi osaa

 

Sain pirunnyrkin yllättävän helposti kasattua netistä löytämieni ohjeiden avulla ja ensimmäisen kerran jälkeen kasaamisjärjestys jäikin mieleen ja kasaaminen kävi kädenkäänteessä.

 

 

 

 

 Kumitin puusta lyijykynän jäljet ja siistin reunoja erilaisilla hiomapapereilla.

 



 

Täysin valmis, viimeistelty pirunnyrkkini!

 

 

Tämä työ tuntui aluksi aivan liian vaativalta meille ja puun työstäminen käsin oli välillä äärimmäisen turhauttavaa. Työn ollessa loppusuoralla innostuin kuitenkin ajatuksesta, että saisin jotain näin hauskaa ja siistiä aikaiseksi ensimmäisellä kertaa, kun työstän puuta käsin sahalla ja taltoilla. Olen työhön äärimmäisen tyytyväinen!

 

Lastentuoli

Aloimme työstämään uutta tehtävää tuotteen suunnittelun kurssilla. Saimme tehtäväksemme suunnitella ja mallintaa lastentuoli 3-6-vuotiaalle lapselle, sekä siitä tulisi valmistaa myös näköismalli. Kriteereinä oli tuolin toimivuus, mielenkiintoisuus ja sillä tuli olla istumisen lisäksi vähintään yksi muu funktio (ratsastaminen, säilytys tms.). Vierailimme myös rakennustiedon sivuilla ja tutkimme sieltä eri ikäisten ihmisten keskimittoja ja sitä, miten niitä hyödynnetään huonekalujen suunnittelussa. Sain kyseisiltä sivuilta osviittaa siihen, minkä kokoinen tuolin tulisi olla, kun kohteena on 3-6-vuotias lapsi.
Aloin välittömästi piirtämään ja suunnittelemaan tuolia. Mielessäni oli yksinkertainen, porrasmainen malli, joka toimisi toisin päin myös istuin + pöytä -yhdistelmänä, sekä siinä olisi myös säilytystila istuimen alla.
Aloin mallintamaan istuinta Solidworks-ohjelmalla heti seuraavalla tunnilla ja sain ensimmäisen vedoksen nopeasti valmiiksi. En ollut siihen kuitenkaan tyytyväinen, joten tein vielä pari muuta mallinnusta muokaten tuolia joka kerta hieman paremmaksi.

Tuolin mallintamista

Tuoli itsessään olisi jykevää polypropeenimuovia ja pehmustettu istuinosa olisi päälystetty kermanvalkoisella keinonahalla. Taso-osan pieni ura sopisi esimerkiksi kyniä varten ja siinä olisi tilaa piirtämiselle ja askartelemiselle. Tuolia voisi käyttää myös portaina, sillä siinä on lapselle tarpeeksi pinta-alaa seisomiselle ja sen ollessa kestävää materiaalia. Tuoli olisi siis mukava turvallinen käytettäväksi monella tapaa.

Renderöidyt kuvat valmiista mallista

Mallin ollessa valmis, oli aika tehdä tuotteesta fyysinen näköismalli. Pienensin tuotteen 1:5 kokoon, "halkaisin" mallin Solidworks:llä kahteen osaan Split-ominaisuudella, muutin sen STL-muotoon ja aloitin tulostamisen. Tuotteen tulostamisessa kesti todella kauan ja jouduin taistelemaan 3D-tulostimien kanssa, sekä tekemään useita tulostuksia.

 Loppujen lopuksi tulostin teki todella hyvää jälkeä

Tulosteissa kesti useampia tunteja

Tulostetun osat. Tuolista tulikin vihreä!

Näköismalli oli kasaamista vaille valmis. Syy, miksi edes jouduin tulostamaan tuolin kahdessa osassa, oli tuolin jalkojen ja reunojen kallisteiden aiheuttamat rajoitteet tulostuksessa. Kiinnitin tuolin kaksi osaa Loctite-pikaliimalla yhteen ja siistin karheat tulostusjäljet pois.

Tuote on valmis!

Tämä oli taas yksi niistä tehtävistä, jotka vaativat aikaa ja useita kokeiluja. Tein tuolista monia mallinnuksia ja jouduin tulostamaan sen osia useaan otteeseen koittaessani löytää optimaalisia asetuksia tulostimeen. Kaiken vaivan jälkeen tuoli onnistui hyvin ja lopputulos on juuri sellainen, mitä hainkin. Ainoastaan tulostusjäljessä näkyvät pienet virheet vaivaavat minua, mutta tein oman osuuteni ja olen tyytyväinen työhöni. 

3D-mallinnuksia ja -tulostuksia

Olemme tehneet tuotteen suunnittelun kurssilla paljon 3D-mallinnus ja -tulostus panotteisia tuotteita ja olemmekin saaneet tehtäväksemme mallintaa ja tulostaa arkipäiväisiä esineitä. Huomioitavaa on ollut erityisesti tuotteiden toimivuus. Näiden tehtävien tarkoituksena on ollut tutustuttaa meitä yhä enemmän 3D-tulostuksen maailmaan. 

Yksi tehtävistämme oli mallintaa ja tulostaa korkinavaaja, jonka tulisi myös toimia. Haastavan tästä tehtävästä teki se, miten hyvin avaaja sopisi pullonkorkkiin ja saisiko siitä tarpeeksi hyvän otteen, jotta pullon saisi avattua helposti. Etenkin jälkimmäinen kriteeri tuotti minulle päänvaivaa, sillä halusin avaajastani mahdollisimman pienen ja yksinkertaisen. Suunnittelin "koukkumaisen" mallin, joka sopisi käteen etusormen ja kämmenen väliin. Tutkin googlesta pullonkorkkien kokoja ja hyödynsin niitä mallintaessani avaajaa Solidworks-ohjelmalla.

Käytin tulostuksessa PETG-muovia. Tulosteen valmistuttua yllätyin siitä, kuinka pieni avaaja olikaan, vaikka olin mitoittanut sen tarkasti pullonkorkin ja käteen sopivuuden mukaan. Vein avaajan kotiin viikonlopuksi testattavaksi ja ilokseni huomasin sen toimivan täydellisesti. Avaaja on hyvän tuntuinen kädessä ja se avasi pullon ensimmäisellä yrityksellä pienestä koostaan huolimatta.

 

Avaajan mitat ovat n. 48mm x 20mm x 12mm

 

 

Seuraava tehtävämme oli mallintaa ja tulostaa vedin. Vetimen tuli olla valmistettavissa metallivalu-menetelmällä, mutta saimme itse päättää, millaiseen oveen vetimemme kuuluisi. Itse aloin suunnitella keittiön yläkaappiin sopivaa siroa kahvaa. Tässäkin tehtävässä mitat olivat todella tärkeitä, sillä sen tuli olla sopusuhtainen kaapinoveen ja samalla käteensopiva. Halusin omaan kahvaani suorakulmaisen, mutta siron muodon. Mallinsin kahvan "jalat" kolmion muotoisiksi, mikä teki tuotteesta hieman mielenkiintoisemman. Materiaaliksi valitsin ruostumattoman teräksen.

 





Valmis 3D-malli

 

Tulostin kahvan kolmessa eri osassa ja "kasasin" sen kahvaosasta ja kahdesta tapista. Osat sopivat

mukavasti yhteen ja kahvasta tuli juuri oikeanlainen ja käteensopiva. Tuote on PETG-muovia.

 



 

Seuraava mallinnustyömme olikin vähän haastavampi, mutta saimme siihen ohjeet. Meidän tuli mallitaa Solidworks-ohjelmalla yksityiskohtaiset, realistiset kottikärryt. Tässä tehtävässä tarkoituksena oli harjoitella taas 3D-sketsaamista.

 

Valmis 3D-malli kottikärryistä

 

 

Näitä 3D-mallinnus ja -tulostustöitä on ollut todella hauskaa tehdä. On ollut hienoa huomata, miten itsenäisesti erilaiset mallinnustyöt ovat alkaneet sujua ja että 3D-tulostimen käyttö onnistuu jo ilman avustusta. 

 

Jakkara

Aloitimme jakkaraprojektimme jo alkutalvesta mallintamalla sen Rhinoceros-ohjelmalla, käytimme tähän useamman oppitunnin. Ryhmästämme jokainen teki jakkarasta samanlaisen, ainoastaan "kantta" sai muokata omanlaisekseen. Mallin valmistuttua aloitimme itse tuotteen valmistamisen tekemällä aihot koivusta, sekä teimme työstöradat jalkojen valmistusta varten Mastercam-ohjelmalla.

 Mastercam:n kanssa työskentelyä CNC-konetta varten

 Jalat CNC-työstön jälkeen

Viimeistelimme jalat käsin. Teimme tappeihin lovet kiiloja varten vannesahalla, pyöristimme ulkoreunat alajyrsimellä, sekä hioimme ne siisteiksi.

 

Pintakäsittelyä ja kiiloja vaille valmiit jalat!

Pääsimme vihdoin aloittamaan jakkaran "kannen" valmistamisen. Aihio oli jo valmiina, joten jatkoimme Mastercam:n parissa ja teimme ohjelmaa parin oppitunnin ajan.

Aihio siistimistä vailla

Sirkkelöimme aihoista vielä oikean kokoiset, käytimme ne tasohöylän läpi ja aloitimme CNC-koneella työstämisen.

Ohjelman tekemistä Mastercam-ohjelmalla

Teimme ensin työstöt istuimen pohjan viisteisiin, sekä reiät jaloille. Näiden valmituessa jatkoimme taas Mastercam:n kanssa ja teimme istuimen päällysosalle ohjelman työstämistä varten. Teimme ensimmäistä kertaa jokainen erilaiset ohjelmat, sillä päällysosat tuli suunnitella itse haluamansa muotoisiksi.

Istuin ennen yläpuolen työstämistä

Ja jälkeen

Pelkäsin, että ohjelmassani olisi joku virhe ja että työni menisi tässä työstössä pilalle, mutta se onnistuikin hyvin! Istuimen reunaan tuli hieman repetymää, mutta se siistiytyy seuraavassa työstössä. Tässä välissä siirryin hiomahuoneen puolelle ja aloin siistiä istuimen pohjaa kevyesti hiomapaperilla (karkeus 150). Näin sain siitä siistin pintakäsittelyä varten ja sain sirkkelistä aiheutuneet palojäljet poistettua. 

Mastercam-työstöjen välissä sain jalat pintakäsiteltyä. Käsittelin ne kahdella ohuella kerroksella parkettilakkaa ja hioin niistä kuivumisen jälkeen kiillon pois hyvin kevyesti.

 Jalkojen käsittelyä

Sain tehtyä myös kiilat jalkoja varten.

Kun jakkaran "kansi" oli lähes tulkoot valmis, pääsin kiinnittämään siihen jalat puuliiman ja tammesta tekemieni kiilojen avulla. Tämä vaihe vaati tarkkuutta, sillä halusin jalkojen olevan mahdollisimman suorassa toisiinsa ja istuimeen nähden, ja kiilat tuli vasaroida todella varovaisesti jakkaraan, ettei puu halkeaisi.

Jalat vihdoin kiinnitettyinä

 Sahasin tappien ylimääräiset päät käsi katkaisusahalla

Jäljellä oli enää jakkaran siistimisvaiheet. Pintakäsittelin istuimen pohjaosan samalla parkettilakalla, kuin jalatkin. Lakkasin pohjan kahdella ohuella kerroksella.

Avasimme Rhinoceros-ohjelman pitkästä aikaa ja saimme itse muokata istuimiemme muodon haluamansa näköiseksi. Itse halusin istuinosaan hieman pyöristetyt kulmat ja kohtisuorat sivut. Teimme taas uudet ohjelmat Mastercam:lla CNC-työstöä varten jokainen oman mallinsa pohjalta. 



Asetimme jakkaran jalkoineen koneeseen kiinni, asemoimme sen ja laitoimme ohjelman käyntiin. Istuimen pintarouhinnassa meni jopa puoli tuntia, mutta siitä olikin tarkoitus saada mahdollisimman siisti. Reunojen tappijyrsinnän jälkeen jakkarani olikin jo melkein valmis. Jäljellä olisi enää reunojen siistiminen ja pyöristäminen, sekä pintakäsittely. 

 Siistimistä vaille valmista!

Pyöristin ja siistin reunat käsin hiekkapaperilla (karkeus 150) ja viimeistelin pinnat käsihiomakoneella, jossa oli hienompi paperi (240). Puhalsin pinnasta kaiken pölyn pois paineilmalla ja käsittelin sen parkettilakalla. Lakan ollessa vesiohenteinen, se nosti puun syitä hieman tehden pinnasta karhean. Hioin pinnan vielä kertaalleen kevyesti paperilla (karkeus 340) ja lakkasin sen vielä kerran varmuuden vuoksi. Pinnasta tuli paljon sileämpi.

Tuote on valmis!

En olisi pari vuotta sitten uskonut, miten paljon voisinkaan tykätä puutöistä. Tämä projekti oli toki paljon muutakin, kuin puutöitä; opin taas paljon lisää Rhinoceros - ja Mastercam-ohjelmista, sekä CNC-koneen työskentelyä on aina mielenkiintoista seurata. 

Jakkarani onnistui mielestäni äärimmäisen hyvin. Muoto ja yksityiskohdat ovat juuri sellaisia, kuin halusinkin. Ainoa hieman häiritsevä asia on tosin se, että CNC-koneen mahdollisesti liian tylsä sirkkelin terä jätti puuhun jonkun verran palojälkiä, joita en saanut hiottua pois. Toisaalta, ne saavat jakkaran näyttämään enemmän itse tehdyltä ja voin olla ylpeä aikaansaamastani tuotteesta.

Saippuakotelo

Aloitimme joululoman jälkeen heti uudella suunnittelutyöllä ja tehtävämme oli suunnitella, mallintaa ja valmistaa saippuakotelo. Mallintamiseen käytimme perinteisesti Solidworks-ohjelmaa, mutta valmistamiseen käytettävän tekniikan saimme valita itse lämpömuovaamisen ja 3D-tulostuksen väliltä.
Aloin heti piirtämään ja mallintamaan useita eri versioita, mutta huomasin nopeasti, että tämä ei ollutkaan niin yksinkertainen tehtävä, sillä huomioon tuli ottaa valmistuksessa ilmenevät rajoitteet; lämpömuovaamisessa päästökulmat ja 3D-tulostuksessa tukirakenteet ja pinnoittaminen vedenkestäväksi. Tuotteen tuli oikeasti toimia käytössä ja se aiheutti minulle päänvaivaa. Mietin pitkään kahden eri valmistustekniikan välillä ja suunnittelin useamman eri version. Päädyin lopulta 3D-tulostamiseen ja aloin suunnitella lopullista tuotettani.
Halusin tuotteeseeni klassisen, pisaramaisen muodon miettien samalla sen käteensopivuutta, sekä mietin sen kotelomaisuutta ja sulkemistekniikkaa. Päätin tehdä kotelostani yksinkertaisen, jotta saisin 3D-tulostuksen toiminaan mahdollisimman hyvin. Tästä syystä jätin sulkemistekniikankin hyvin simppeliksi ja kansi vaan lasketaan pohjan päälle.

Viimeisin malli, jonka päätin valmistaa

Renderöity kuva tuotteesta

Tallensin mallin STL-muodossa ja valmistelin koneen tulostuksta varten. Tulostuksessa käytössä oli PLA-muovi. Jouduin aloittamaan tulostuksen pariin otteeseen uudelleen, sillä täyttöprosentteihin ja tulostimen suuttimien lämpötiloihin piti tehdä muutoksia epäonnistuneiden tulosten jälkeen. Sain lopulta molemmat osat tulostettua useamman tunnin jälkeen ja yllätyin tulostuslaadusta ja siitä, miten tuotteet olivat pitäneet muotonsa, eivätkä "lässähtäneet".

Yllätyin positiivisesti myös siitä, kuinka hyvin osat sopivatkaan yhteen, sillä olin huolissani siitä, haittaisiko röpelöinen tulostuspinta osien yhteensopivuutta. 

En tietenkään saa kannesta läpinäkyvää, kuten mallissani näkyy, mutta valkoisen siitä saisin. Tutkin netistä erilaisia keinoja pintakäsitellä ja vesitiivistää PLA-muovia ja kitin käyttäminen vaikutti toimivimmalta keinolta. Käytin ensimmäistä kertaa elämässäni kittiä ja pienen osan ja kaarevien pintojen käsittely osoittautui hankalaksi. Jouduin lisäämään kittiä useampaan kertaan ja hiomaan sen siistiksi aina välissä ja lopulta sainkin pinnasta haluamanilaisen ja siistin sen vielä todella hienolla paperilla (karkeus 600).

 Kitin kanssa työskentely vaati kärsivällisyyttä

Todella sileäksi hiotut osat

Seuraava tehtävä oli valita sopivat maalit pohjustukseen, väriksi ja pinnan viimeiseksi päällystämiseksi. Valitsin muoveille tarkoitut maalit, joista tein testivedokset epäonnistuneella 3D-tulosteella. Suihkutin pohjustusmaalia kaksi ohutta kerrosta, jonka jälkeen hion maalista johtuvan pienen rosoisuuden todella kevyesti hienolla paperilla. Pintamaaliksi valitsin valkoisen, keskikiiltävän automaalin, jonka pitäisi kestää vettä ja saippuaa ilman minkäänlaista viimeistelypinnoitusta. Koska 3D-tulostuksessa käytettävä muovi on todella kirkkaan punaista, jouduin maalaamaan kotelon osat kolmeen kertaan, jotta sain punaisen täysin piiloon. Pintaan tuli useammasta maalauskerrasta hieman roiskeita, joten jouduin hiomaan pintaa kevyesti ja käymään pinnan vielä kertaalleen maalilla läpi.

Maalatut osat kuivumassa kolmen ensimmäisen maalikerroksen jälkeen

Valmiit tuotteet viiden maalikerroksen ja välihiomisten jälkeen

 Osat menevät hyvin ja sopivan jämäkästi yhteen

Päätin vaihtaa 3D-malliini kannen kirkkaasta valkoiseksi, jotta saisin tuotteestani realistisen mallin.

Tämä oli yksi eniten aikaa vaativista töistä tähän mennessä. Tuntuu, että suunnittelun aloittamisesta olisi ikuisuus ja vasta monien, monien työvaiheiden jälkeen minulla on täysin valmis tuote käsissä. Kaikista haasteista ja epäonnistuneista kokeiluista huolimatta tämä työ oli hyvin mielekäs. Rakastan suunnittelutöitä, joissa päässä pitkään pyöritelty suunnitelma siirretään paperille, siitä eteenpäin 3D-malliksi ja lopulta vaivannäön jälkeen oikeaksi tuotteeksi.
Olen tähän työhön kohtuullisen tyytyväinen, mutta parantamisen varaa olisi ollut. Esimerkiksi kotelon sisäpuolen yksityiskohdat eivät onnistuneet niin hyvin, kuin olisin halunnut ja ne jäivät hieman epäsiisteiksi 3D-mallin "röpelöpelöisyyden" ja kitin kanssa syntyneiden ongelmien takia. Loppujen lopuksi olen kuitenkin ylpeä lopputulokseen, sillä sain monien mutkien kautta luotua kauniin klassisen, juurikin ideoimani näköisen tuotteen.