3D-tulostettu tuuliruuvi

vesioinas

Active member
Koitin hakea mielenkiinnosta windsiden rakenteen tarkempia speksejä, mutta eipä niitä tuntunut löytyvän varmastikin ihan hyvästä syystä. No, akateemisen mielenkiinnon vuoksi päätin kokeilla miten jokin vastaava onnistuisi 3D-tulostimella, jonka työalueen dimensiot ovat rajalliset 22x22x25cm.

Lähtötilanteessa oli tämä hahmotelma- halkaisija 30cm ja korkeus 90cm:

Suunnitelma piti vielä jakaa pystysuunnassa kahteen osaan, koska tulostusalue ei riittänyt yhteen kokonaiseen kerrokseen per tuloste. Lopputulos näyttää tältä kun 1. kerros on valmis:


Rakenteessa on siis vain yksi osa, joka toistuu 18 kertaa. Osa lukittuu itseensä 180-asteen kierrolla ja myös seuraavaan kerrokseen tappien avulla. Yhden kerroksen korkeus on aina 100mm ja kierto 20 astetta, joten 9:llä kerroksella kasattu ruuvi kiertää puolikkaan kierroksen. Kaikki kerrokset pinotaan päällekkäin 20mm keskiakselin avulla. Pinta-ala on 0.27cm2. Overlap ja separation on valikoitu erään tuulivoimaa käsitelleen päättötyön perusteella.

Varsinaista käyttötarkoitusta ei siis ole vaan teen tämän omaksi huviksi ja mielenkiinnon vuoksi.- jos valmis paketti osoittautuukin toimivaksi niin sitten pitää miettiä asiaa uudelleen.
 

vesioinas

Active member
Kierteen tulostus on nyt suunnilleen puolivälissä kun tulostan pari osaa peräkkäin silloin tällöin satunnaisesti.

Vahvistin heti ensimmäisten osien jälkeen vaakatason tukitankoa, mutta muuten osat ovat lähes identtisiä. Koska jokaiseen osaan kuluu täsmälleen sama määrä filamenttia samalla tavalla niin rakenne pysyy varsin hyvin balanssissa. Osia ei tarvitse liimata paikoilleen sillä akseli, päätymutterit ja osien peilikuvana toteutettu tapitus lukitsee kaiken yhtenäiseksi rakenteeksi. Rakennan kierteelle jonkinlaisen jalustan, johon voi kiinnittää 2kpl laakeriyksiköitä päällekkäin. Akselina saa toimia M20 kierretanko. Kierrosnopeuden luku tapahtuu tällä lasermittarilla https://www.aliexpress.com/item/4000241686073.html

Jos kaikki toimii hyvin tuohon pisteeseen asti niin mietin sitten jatkosuunnitelman erikseen.
 

vesioinas

Active member
3D-tulostin alkoi tuottamaan katkoksia ja vauhtia oli pienennettävä

Tänään selvittelin vikaa tarkemmin ja extruder näytti pyörivän välillä tyhjää. Vika oli väsähtäneessä jousessa tai kuluneessa vetopyörässä. Vaihtoin uuden jousen tilalle. Jousi on bilteman tarvikejousesta pätkäisty pala.
 

vesioinas

Active member
Kuudes kerros (600mm) valmiina ja kolme kerrosta olisi vielä jäljellä 180o kiertoon.

Kuva päältä:

Kuva sivulta:

Hain eilen tuolle akselin ja laakerimodulit niin saan kiinnitettyä vaikka pattinginpätkään. Voisikohan tuota jatkaa vielä korkeammallekin?
 

vesioinas

Active member
Vielä yksi kerros jäljellä.

Teen päällimmäiseksi pelkät tukiaisat. Ilman akselia ruuvi painaa yhteensä puolitoista kiloa. Akseli puristaa kerrokset yhteen nippuun - tarvittaessa liimaan saumat vielä sikaflexillä, jos jostakin jää irvistämään tai natisemaan. Keskiviikkona näyttäisi olevan sopivat tuulet ensitestiin :D

***
Filamentin paksuus kannattaa tarkistaa aina välillä - huomasin kymmenyksen heiton rullan alun ja lopun välillä niin, että lopussa filamentti oli vain 1.65mm ja alussa 1.72mm. Toi voi vaikuttaa täyttöön ja max syöttönopeuteen, jos vetorulla ei purista tarpeeksi vaan alkaa luistamaan. Liian pieni täyttö (flow rate) voi aiheuttaa tulosteeseen rakoja ja huonon bondauksen kerrosten välillä.
 

vesioinas

Active member
Yhdeksän kerrosta ja 18 + pari ylimääräistä modulia valmiina ;)

Akselin kasaaminen pitäisi olla helppo homma. Kierrosmittari on vielä matkalla, mutta kiinnostaisi jo päästä kokeilemaan toimintaa ilman kuormaa kun huomiseksi on luvattu 6m/s keskituulta.

***
Kierteessä näkyvät kulmat johtuvat siitä, että yksittäinen kerros tai moduli on lineaarinen 100mm extrapolointi (pursotus) z-suunnassa kahden identtisen muodon välillä niin, että niillä on vain 20-asteen kierto xy-tasossa - päältä päin katsottuna rakennelman piirtämä 180-asteen kaari onkin itseasiassa yhdeksänkulmainen puoliympyrää seuraava janojen muodostama polku. Jos moduliin lisäisi useamman tason pienemmällä kierrolla esim. 10 tasoa ja 2 asteen kierto per taso niin lopputuloksena olisi huomattavasti sulavalinjaisempi reuna ilman näkyviä kulmia. En tiedä paljonko tällä olisi varsinaista merkitystä hyötysuhteeseen, mutta lopputulos olisi tuskin huonompi. Myös rakenteellinen kesto olisi oletuksena parempi, koska pyöreässä muodossa rasitus jakautuu tasaisemmin. Jos tulostaisin rakennelman uudelleen niin tekisin ensin ko. muutoksen cad-piirrokseen.
 

vesioinas

Active member
Sain tuuliruuvin kiinni akseliin tunnin säätämisen jälkeen :p


Modulit oli periaatteessa helppo koota akselin ympärille tappirakenteen avulla ja liu'uttaa kiinni edelliseen tasoon. Mutta kokonaisuuden käsittely on vähän hankalaa kun muovituloste ei todennäköisesti kestä koko rakennelman kannattelua - siirtely ja pyörittely piti tehdä koko ajan 2m pitkästä akselista kiinni pitäen. Akselin lukitusmutterit ovat nyt vain päädyissä ja väliin voisi vielä lisätä lukot vaikkapa joka tasoon. Mutta, koska tarkoitus on testata pyörimistä aluksi ilman mitään varsinaista kuormaa niin tiukempi lukitus ei ole tarpeen. Huomenna katson jonkin sopivan kiinnitysalustan laakeriyksiköille.
 

Tahma

New member
Aikas miehekkäästi vispaa tuo akselin yläpää puuskissa.
Hyvinhän tuo näytti tyhjillään pyörivän.
Eikun kuormaa perään ja pidempiä testejä kehiin.
 

vesioinas

Active member
Aikas miehekkäästi vispaa tuo akselin yläpää puuskissa.
Hyvinhän tuo näytti tyhjillään pyörivän.
Eikun kuormaa perään ja pidempiä testejä kehiin.
Yläpää ravistaa selvästi liikaa. Turbiinin pitäisi olla kyllä balanssissa, mutta akseli (kovuus 4.6) ei taida olla tarpeeksi jäykkä. Turbiini oli paikoillaan vain päivän kun en usko, että se kestää tuollaisenaan kovempia puuskia. Isommilla kierroksilla vääntöä on jonkin verran, mutta en ole vielä päättänyt jatkosta mitään.
 

APuuVa

Member
Yläpää ravistaa selvästi liikaa. Turbiinin pitäisi olla kyllä balanssissa, mutta akseli (kovuus 4.6) ei taida olla tarpeeksi jäykkä.
Lujuusluokan (4.6) nosto ei auta värähtely tai jäykkyysongelmiin (kimmomoduuli on sama, vaikka lujuus paranee). Isompaa halkaisijaa kierretangolle kaipailee. Tai tuentaa yläpäähän.
 

vesioinas

Active member
Ok. Olisin kuvitellut, että materiaalina esim. rst toimisi paremmin, mutta uskotaan kyllä kun kimmomoduuli näyttää olevan eri teräslaaduilla lähes sama - totuus on ehkä jotakin sieltä välimaastosta. En liimaillut tai lukinnut kerroksia toisiinsa muuten kuin ulkoreunan ääripäistä. Tuossa videollakin kuulee selvän huojumisen aiheuttaman natinan eli jäykkyys todennäköisesti paranisi paremmalla kerrosten keskinäisellä kiinnityksellä. Kerrosten yhteenhitsaus samalla perusaineella on tietty yksi vaihtoehto. Nyt kerrokset on lukittu toisiinsa vain ulkoreunan tapituksilla ja yhtenäisen keskiakselin kautta. Katson saisiko korjauksen tehtyä cad-piirrokseen ja samalla muutan pystysuunnan pursotuksen lineaarisesta kierrosta enemmän kaarevaksi. Jos teen liian kiinteän rakenteen niin koko homman idea menee tavallaan pilalle kun nyt osat ovat täysin purettavissa ja uudelleen koottavissa esim. yksittäisen modulin vaihtoa varten.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member

vesioinas

Active member
Kolmosversio päivitetty - tulostan yhden osan testiksi yön aikana. Koitin tehdä tämän niin, että uusi osa sopii yhteen vanhan osan kanssa mahdollisimman pienellä korjauksella. Z-suunnan siipiprofiilin pursotus on tehty viidellä askeleella ts. 20mm korotuksin niin, että kaareva muoto tulee paremmin esiin. Tuolla imgurin linkissä on myös g-koodi visualisoituna näkyvissä.
***
Freecadissä rakenteen kaikki osat piirretään jossakin 2-ulotteisessa tasossa niin, että piirros mäpätään yleensä johonkin jo piirretyn osan tasaiseen pintaan. Kun pursotukseen teki näinkin ison muutoksen niin suunnilleen kaikkien päälle piirrettyjen osien, reikien ja taskujen mäppäykset menivät sekaisin ja kaikki viittaukset piti korjata mäppäämällä tasot uusiksi. Vähän vaikea selittää, mutta tämä on varmastikin tuttu vitsaus niille, jotka freecadiä käyttävät.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tulostin oli yön päällä ja vauhti oli max 72mm/s 0.33mm kerrospaksuudella. 34 metriä ja 5h27m myöhemmin tulos näyttää hyvältä ja osa lukittui hyvin paikoilleen myös edellisen version kanssa. Tällaisessa muutoksessa tulee helposti jokin ajatusvirhe, joka estää asennuksen tai vaikuttaa toimintaan väärin, joten pinoaminen pitää varmistaa vielä useammalla kappaleella. Laitan kuvan uudesta valmiista osasta vielä myöhemmin tänään.

Tulostelen noita uusia osia nyt sen mitä ehtii - tuleva viikonloppu näyttää vähätuuliselta, joten käytännön testaus siirtynee eteenpäin. Laser kierrosmittarikaan ei ole vielä perillä, mutta vauhdin saa tarvittaessa selville vaikkapa pienellä magneetilla ja hall-anturilla, jos kameratarkastelu ei riitä.

***
Kokeilin reilu vuosi sitten tehdä tuulennopeusmittarin HC-SR04 ultraäänimoduleilla ja Arduino pro-minillä. Jos aihe kiinnostaa niin voisin raapustaa havainnoista jotakin tännekin. Itseäni kiinnostaisi kehittää projekti loppuun asti. Vastaavia löytyy kyllä muidenkin tekemänä, joten sinänsä tekniikassa ei ole mitään uutta ihmeellistä. Tiiseri https://aijaa.com/y3pS8I
 
Viimeksi muokattu:

borg

Ylläpitäjä
Jos aihe kiinnostaa niin voisin raapustaa havainnoista jotakin tännekin.
Kyllä kiinnostaa. Foorumiviesteihin pystyy nyt lataamaan käytännössä minkä kokoisen kuvan tahansa, joten olisi mukava saada kuvat tekstin yhteyteen. Ulkoa linkitetyt kuvat saattavat kadota ajan kanssa. Pahin esimerkki tästä on photobucket, jonka jäljiltä netissä on tolkuttomasti lukukelvottomia foorumeja.

Kuvien lähetystä voi kokeilla tähän viestiketjuun.
 

vesioinas

Active member
Nyt on pari uutta siipimodulia tulostettuna - kuvia klikkaamalla saa zoomattua:
- Päällekkäinen ladonta paljasti, että yksi reikä jäi kasvattamatta mikä paljastui virheeksi reiän mäppäyksessä kun jokin taso oli automaattisesti nimetty uudelleen tjms. Korjasin sen seuraavaan tulosteeseen. Muutoin kaikki näytti menevän suunnitellusti paikoilleen. Flow-ratea voi kasvattaa ehkä hieman kun reunojen ja pintojen väliin jäi paikoitellen rakoa - paikkaan ne silikonilla.

Tappiliitos ylhäältäpäin:

Tässä näkyy uusi pyöristetty reunus eli kokonaisuus ei ole enää niin kulmikas:

Tulosteessa kerrosten bondauksessa oli muutama ongelmakohta, mikä näkyi sisäkurvin puolella irrallisina säikeinä - pienensin kerrospaksuutta 0.33 -> 0.25mm seuraavaan tulosteeseen ja vaihdoin ulko- ja sisäreunan tulostusjärjestystä:
 
Viimeksi muokattu:

kotte

Well-known member
Eikös laitteesta kannattaisi rakentaa "itsekantava", eli ladottavat moduulit vaikka pultattaisiin toisiinsa ja keskituetkin viritettäisiin lisäämään lujuutta? Akseli toimisi korkeintaan kiristimenä paitsi ehkä päät, jos laittaa tukilaakerin myös ylös. Reunoilla oleviin pultteihin voisi varata hiukan ylimääräistä pituutta, jotta mukaan mahtuu ylimääräisiä prikkoja tasapainotustarkoituksiin. Ylälaakeri ei ehkä olisi tarpeen, jos alapään laakeri on halkaisijaltaan riittävä ja ottaa pystymomentin lujasti vastaan. Laakerikehät vain täytyisi kiinnittää tukevasti suoraan roottoriin ja toisaalta alustan tukirakenteisiin. Vaijereiden paikallaan pitämä ylälaakeri voi olla hankala vaimentaa värähtelemästä ja lisännee akselin suuntaista laakerirasitusta huomattavasti. Muussa tapauksessa ylälaakerointi vaatii jonkinlaista jäykkää ulkoista tukikehikkoa.
 
Ylös