Kokeilussa edullinen ja tarkka 3D-printteri: Näin toimii SparkMaker FHD

Matti Robinson
6. elokuuta, 2019 19:11

3D-tulostaminen nousi otsikoihin tulevaisuuden harrasteena jo vuosia sitten, ja erityisesti muovia tulostavat koneet ovatkin yleistyneet niin toimistoissa, labroissa kuin kotonakin. Harrastekäyttöön on kuitenkin edelleenkin melkoisen vaikea löytää edullisia tulostimia, jos haluaa vähän tarkempaa jälkeä.
Tällaiseen rakoon on yrittänyt puskea Wow Innovation -nimisen kiinalaisen startupin SparkMaker-tulostimet. Yhtiö esitteli joukkorahoitussivustoilla viime vuonna uutta SparkMaker FHD -mallia, joka on saatu hiljattain kampanjaa rahoittaneiden käsiin.

Yksi näistä SLA-teknologiaa käyttävistä printtereistä löysi myös tiensä AfterDawnin käsiin, joten luonnollisesti päätimme selvittää millaiselle harrastajalle, tai kenties muille demografioille, laite soveltuu ja mitkä ovat sen heikkoudet ja vahvuudet.
3D-tulostaminen lyhyesti

Muovin kolmiulotteinen tulostaminen on mahdollista useilla eri tavoilla, mutta yleisimmät niistä ovat filamenttitulostus sekä stereolitografiaan perustuva tulostus. Näistä ensiksi mainittu tulostaminen tapahtuu muovikuidusta lämmittämällä ja suuttimen kautta kerroksittain alhaalta ylöspäin kasaamalla.

Tämän artikkelin tulostimessa puolestaan käytetään stereolitografiaa eli nk. SLA-tekniikkaa, jolla muoviesine luodaan nestemäisestä resiinistä. Stereolitografia tarkoittaa kemiallista reaktioita, jossa resiinin nestemäisistä monomeereistä muodostuu kovia polymeerejä.

Usein kemiallinen reaktio saadaan aikaan resiinitankin pohjaan projektorin tai laserin avulla, mutta SparkMaker-tulostimessa asian hoitaa LCD-näyttö yhdessä UV-valon kanssa. Kun yksi kerros muovia on koventunut niin tulostin nostaa mallia ylös irroittaen sen alapuolella olevasta läpinäkyvästä muovipinnasta ja takaisin alas, jonka jälkeen kovettaminen toistetaan seuraavalle kerrokselle, ja tämä jatkuu kunnes kaikki kerrokset on tulostettu.

SLA-tekniikassa on filamenttiin nähden sekä hyviä että huonoja puolia. Sen tarkkuus on perinteisesti filamenttitulostimia parempi, mutta kustannukset voivat olla moninkertaiset. Erityisen huonona puolena on erityisesti aiemmin ollut SLA-printterien kalleus. Suosittu esimerkiksi Form2-tulostin, johon SparkMaker FHD:n tarkkuutta sen valmistajan toimesta verrataan, maksaa monta tuhatta euroa, filamenttiprinttereitä saa muutamilla satasilla.

Niinpä SparkMaker FHD:n voisikin uskoa iskevän melkoiseen markkinarakoon, sillä se tarjoaa SLA-tulostimien tarkkuutta, mutta hintaa sillä on edullisten filamenttilaitteiden tavoin vain muutamia satasia.

Ominaisuudet

Kuten SparkMaker FHD:n nimestä voi päätellä, niin kyseessä on Full HD -tarkkuuteen kykenevä tulostin. Tämä ei kuitenkaan kerro varsinaisesta tulostustarkkuudesta mitään, sillä voihan LCD-paneelin koko olla mitä vain ja vasta koko suhteessa tarkkuuteen puolestaan kertoo pikselitiheydestä eli suhteellisesta tarkkuudesta.

Yhtiön mukaan SparkMaker FHD pystyy parhaimmillaan 57 µm eli 0,057 millimetrin tarkkuuteen X- ja Y-akselilla, joka seuraa LCD-näytön tarkkuudesta. Pystyakselin tarkkuus on puolestaan 0,25 µm.

Kokoa tulostusalustalla on 61.8 x 110 millimetriä ja pystysuunnassa maksimikoko on 125 millimetriä. Niinpä kyseessä on melkoisen pienikokoinen tulostin, joka luonnollisesti pitää sisällään omat heikkoudet ja vahvuudet.

Se soveltuu hyvin pieniin tiloihin, mutta yhdestä palasesta koostuvissa esineissä kokorajoitukset on otettava usein huomioon. Kokoa laitteella on pystysuunnassa 28,8 senttimetriä ja sen halkaisija on 17 cm. Painoa laitteella on 2,2 kiloa.

Resiinistä riippuen yhden tason tulostusaika vaihtelee kolmesta 12 sekuntiin. Tulostusajan suhteen koko ja tarkkuus tietysti ratkaisee, mutta suurikokoisen esineen tulostaminen voi kestää liki 20 tuntia ja esimerkiksi pienet esineet, kuten korut voivat olla valmiita tunnissa tai parissa, riippuen toki käytetystä tarkkuudesta ja resiinistä.

Resiinitankin pohjasta löytyy käyttäjän vaihdettavissa oleva, muutamien euron arvoinen, nk. FEP-kalvo, joka mahdollistaa kovettuneen mallin irtoamisen pohjasta, kun sitä nostetaan.

Laitteesta löytyy ainoastaan yksi pyöritettävä nappi sekä SD-muistikorttipaikka. Nappia painamalla tulostus alkaa ja sitä pitkään painamalla sen voi pysäyttää. Pyörittäminen puolestaan nostaa tai laskee tulostustasoa.

Laite tukee myös Bluetooth-ohjausta oman älypuhelinsovelluksen kautta, joskin älypuhelinsovellus oli testiaikana vasta kokeiluasteella sekä buginen eikä tarjoa kovinkaan monipuolisia ominaisuuksia.

Tulostaminen

Monelle 3D-tulostamisesta tulee varmasti mieleen perinteinen tulostaminen, mutta toimenpide ei missään tapauksessa ole näin yksinkertainen. Lisäksi SLA-tulostimissa on omat kommervenkkinsä, jotka tulee ottaa huomioon.

Ennen tulostamisen aloittamista tulee hankkia tietysti 3D-malli, joka halutaan tulostaa. Tämän jälkeen malli avataan SparkMakerin tukemalla ChiTuBox-ohjelmalla, johon syötetään käytettävän tulostimen, resiinin ja halutun tarkkuuden asetukset.

Yksi tärkeimmistä toimenpiteitä on puolestaan seuraavaksi tehtävä tukirakenteiden lisäys. Sovellus osaa tämän melko hyvin yhtä nappia painamalla, joskin joskus lisätukien lisääminen käsin voi olla tarpeen.

Asiaan perehtynyt ja osaava 3D-printtaaja osaa myös irrottaa mallin alapinnasta ja tarpeen tullen kääntää mallin vinottain, jotta tasot eivät litistä rakennetta ja pilaa tulostusta.

Viimeisenä vaiheena sovelluksessa tehdään viipalointi, joka jakaa mallin oikean kokoisiin tulostettaviin kerroksiin, jotka säteilytetään UV-valolla tankin alapuolella olevan näytön läpi.

Lopulta tiedosto asetetaan SD-kortille ja nimetään oikein, jotta tulostin tunnistaa tiedoston. Tässä vaiheessa tankki täytetään resiinillä, SD-kortti syötetään laitteeseen ja painetaan tulostusnappia.

Ja odottaminen voi alkaa.

Edes tässä vaiheessa koko projekti ei tosin ole valmis. Tuntien, maksimikokoisten esineiden tulostuksessa jopa kahden kymmenen, odotuksen jälkeen tulostin nostaa tulostustason ylimpään asentoon ja käyttäjän tulee viimeistellä malli.

Tämä tarkoittaa, että malli pitää irroittaa tulostustasosta, tämä on melkoisen helppoa esimerkiksi veitsen avulla. Ensiksi kuitenkin valutetaan ylimääräinen resiini tulostusalustasta tankkiin.

Muovitukien jalat voi vääntää irti ujuttamalla veitsen tukialustojen ja tulostustason väliin. Tässä tulee kuitenkin varoa ettei naarmuta tulostustasoa, joka on alumiinia.

Mallista irrotetaan tämän jälkeen tukirakenteet jotka useimmiten irtoavat todella helposti. Lopulta malli tulee puhdistaa sekä loppukovettaa. Näihin ei kuitenkaan tule apuja laitteen mukana, joten pieni satsaus lisälaitteisiin ja tarvikkeisiin on kohdallaan, vaikka toimet voi toteuttaa ilmankin.

Puhdistaminen on melkoisen helppoa, siihen hyvin toimii esimerkiksi isopropyylialkoholi, joka irroittaa pinnalle jääneen resiinin. Parhaiten puhdistus onnistuu ultraäänipuhdistimella, joita saa muutamilla kympeillä, mutta mallin voi myös asettaa tavalliseen hauteeseen, joskin jälki ei välttämättä ole tällöin yhtä täydellistä.

Viimeinen vaihe on loppukovettaminen, jolla varmistetaan, että muoviseos on vahvaa ja kovaa eikä vääntyile. Kovettaminen vaatii UV-valoa, joka on mahdollista toteuttaa pitämällä mallia päivänvalossa, mutta parhaiten toimii UV-valaisin. Itsetekoisen UV-laatikon voi puuhata allekirjoittaneen tavoin pahvilaatikosta, alumiinifoliosta ja UV-valosta. Tämän lisäksi jos mallin vielä saa pyörivälle alustalle, niin se varmistaa, että jokainen puoli mallista kovettuu tasaisesti.

Tämän jälkeen voi vielä tarvittaessa hioa hiekkapaperilla pois tukien jättämiä jälkiä, jos niitä näkyy.

Tadaa! Malli on valmis ja toivottavasti näyttää juuri siltä kuin 3D-malli tietokoneruudulla.

Tarkkuus ja mahdollisuudet

Kun malli on lopulta tulostettu, viimeistelty ja käsissä, niin tunnelma on varmasti katossa. Osaltaan tämä johtuu varmasti samaisesta edorfiinihumalasta, jonka voi kokea muiden omien teosten valmistumisen yhteydessä. SLA-tulostaminen on vieläpä jokseenkin maaginen tapahtuma, jossa näytöllä kuviteltu malli nousee nesteestä kuin käänteinen terminaattori sulasta laavasta.

Tämän lisäksi tulosteessa aiheuttaa valtaisaa ihmetystä kuinka tarkasti tulostin pystyy toteuttamaan yksityiskohtia. Jos malli on tarkka, tuloste on onnistunut ja jälkitoimet on tehty tarvittavalla tavalla niin jälki on huiman täsmällistä.

Usein tarkkuus jää huomiotta, kun mallia tarkastelee suurelta näytöltä zoomattuna, mutta kun pienen esineen saa käsiin, huomaa millaisia mahdollisuuksia tulostin mahdollistaa. Tästä syystä jotkut ovatkin hommanneet SparkMaker FHD -tulostimen jopa oman pienyrityksen tarpeisiin.

Tarkkuus tarkoittaa, että parhaimmillaan laite on kun sitä käytetään esimerkiksi pienoismallien eli miniatyyrien tulostamiseen. Esimerkiksi monien pöytäroolipelien pelaajat olisivat varmasti innoissaan tämä tarjoamista mahdollisuuksista. Vaikka SLA-tulostimen käyttäminen on filamenttia kalliimpaa, niin se ei ole mitään verrattuna miniatyyrien hintoihin. Tämä tosin vaatii sen, että 3D-mallit löytää jostain itselleen ja vieläpä sopivaan hintaan, jos ei ilmaiseksi.

Yksi suosituimmista mahdollisuuksista on korujen luonti. Tarkkuus mahdollistaa pienienkin korujen yksityiskohdat, ja lisäksi resiinistä riippuen korut voi joko tulostaa muovista tai vaihtoehtoisesti luoda sopivasta resiinistä muovinen valumalli.

Yhtiö tarjoaa toista kymmentä erilaista resiiniä, joista löytyy mm. miniatyyreille sopivaa kestävää, elastista läpinäkyvää, vesipuhdistukseen soveltuvaa, valamiseen soveltuvaa lämpöä kestävää sekä värjättävää resiiniä. Lisäksi kolmannen osapuolen tarjonnasta on mahdollista saada vastaavanlaista resiiniä hieman halvemmalla.

Valittettavasti käytössämme oli vain SparkMakerin harmaa LCD-MG-tyylinen resiini, joten esimerkiksi joustavien mallien luontia emme päässeet vielä kokeilemaan.

Huomioitavaa

Vaikka edeltävän kappaleen jäljiltä 3D-tulostaminen voikin nyt kuulostaa paljon monimutkaisemmalta, niin siihen liittyy, erityisesti SparkMaker FHD:n kanssa, vielä muutamia asioita, jotka tulee ottaa huomioon.

Jokaisen SLA-tulostimen kanssa tulee leikittyä paljon resiinillä, sitä täytyy kaataa säiliöön ja takaisin pulloon, välttämättömiä sotkuja tulee siivota ja vääriin paikkoihin kovettunutta resiiniä irroittaa. Lisäksi osa resiineistä ei ole kovinkaan hyväksi terveydelle, joskin haitallisuudesta on aina vaikea saada tarkkaa käsitystä.

Suotavaa on kuitenkin, että käytät esimerkiksi kertakäyttöisiä muovikäsineitä, jotta et altistu liiaksi resiinille. Vaikka resiini ei olisikaan kovin haitallista mallia, niin tämä helpottaa niin laitteen kuin käsien puhdistamista.

SparkMaker FHD:n osalta SD-kortti tulee olla tietyn kokoinen. SD-kortti ei voi olla liian pieni tai liian suuri, jotta laite tunnistaa sen. 16 gigatavun kortit tosin esimerkiksi toimivat moitteetta, eikä se nykyisin ole hinnan osalta kovinkaan ongelmallista. SD-korttipaikka oli myös hieman huonosti sijoitettu ja sen alla oli SD-kortin mentävä aukko, johon sitä ei kannata tunkea.

Lisäksi tulostettava malli on oltava muistikortilla aina tiedostomuodossa print.fhd. Tämä johtunee siitä, ettei laitteessa ole lainkaan valintamekanismia. Niin ollen tulostustiedostojen nimeämisestä kannattaa pitää huolta SD-kortin ulkopuolella, jottei mallit mene sekaisin.

Kokorajoitukset tulevat helposti vastaan, sillä, kuten aiemmin mainitsimme, tulostin on varsin pieni. Tämä tarkoittaa, ettei yli 12,5 senttimetrin tulosteita voi tehdä yhdessä palassa. Jotkut mallit tarjoavat tosin jälkeenpäin kiinnitettäviä osia, joiden avulla suuremmat tai monimutkaisemmat tulosteetkin ovat mahdollisia.

Laitteen kenties suurin ongelma on sen laatu- ja takuuongelmat. Mikäli laitetta ei osta suomalaiselta jälleenmyyjältä, jota tuskin löytyy, niin ongelmien ilmetessä yhteyttä on pidettävä kiinalaisyhtiön kanssa.

SparkMakerin virallisessa Facebook-ryhmässä apua saa tosin melkoisen tehokkaasti joko muilta harrastelijoilta tai yhtiöltä itseltään, mutta tämä ei aina tarkoita, että ongelmiin löytyy ratkaisu helposti.

Laitteen laatu on joiltain osin myös melkoisen heikkoa. Vaikka itse tulostaminen tapahtuukin erittäin laadukkaasti, niin pienissä yksityiskohdissa on paljon parannettavaa. Laitteen mukana toimitettavat ohjeet ovat yhdet surkeimmista miesmuistiin ja esimerkiksi laitteen muovisuoja, joka ei sinänsä ole kovinkaan tarpeellinen, ei tunnu asettuvan kohdilleen uriin.

Lisäksi Facebook-ryhmästä on paljastunut, että käyttäjillä on ollut ongelmia niin rikkinäisten virta-adaptereiden, näyttöjen, kuin mottorienkin kanssa. On vaikea sanoa tosin millaista määrää ongelmat koskevat ja kuinka hyvin ongelmiin on reagoitu.

Selvää on kuitenkin, että tämä Kiinan ihme ei ole laite, joka tarjoaa kovinkaan kattavan turvan ongelmatilanteita varten. Se tosi näkyy tietysti myös hinnassa.

Loppupäätelmä

3D-tulostaminen on nykyisin hyvin mahdollista aivan tavallisen tallaajan budjetilla ja osaamisella, mutta SparkMaker FHD ja sitä vastaavat tulostimet ovat tuomassa uudenlaisen ominaisuuden kotikäyttöön. Tarkkuus mahdollistaa esimerkiksi korujen ja pienoismallien luomisen aivan uudella tavalla.

Tarkkuus onkin selkeästi yksi tärkeimistä syistä miksi SparkMaker FHD:ta tulisi harkita. Tämän lisäksi tietysti erittäin kohtuullinen hinta on yhtä olennainen osa päätöstä. Näiden kahden yhdistelmä on harvinainen 3D-tulostimissa, mutta syykin tähän löytyy.

Tällä hetkellä SparkMaker FHD:n hinta on yhtiön omassa verkkokaupassa 349 dollaria eli n. 312 euroa. Se on varsin kilpailukykyinen hinta, jolla ei yleensä kummoisia tulostimia ole kaupan.

Kiinalaisyhtiö on selkeästi tinkinyt laadun suhteen, vaikka itse tulostimeen vaikuttavat osat toimivatkin moitteetta. Esimerkiksi paketoinnin, ohjeiden ja mobiilisovelluksen suhteen on menty mönkään.

Laite ei ole täydellinen ja se vaatii välistä hieman harrastehenkeä, jotta kaiken saa toimimaan haluamallaan tavalla. Pieni itsensä sivistäminen on ajoittain tarpeen, joskin sitä tulee varmasti tehtyä myös omatoimisesti.

Mikäli voi tinkiä laatuvaikutelmasta, hyvistä ohjeista ja kyseenalaisesta tuesta, niin muutamalla sadalla eurolla saa huipputarkan 3D-tulostimen, joka soveltuu varmasti hyvin harrastelaitteeksi ja opettelemaan 3D-tulostamisen saloja, ehkä jopa vaativampaan käyttöön.