Pistoolin lippaan jatkopala

Työn kuvaus

SRA:ta ja practical-ammuntaa voi harrastaa muutenkin kuin ampumaradalla. Tähän aiheeseen liittyen, tässä artikkelissa keskitytään harrastusvälineiden paranteluun. Tarkoituksena on suunnitella sekä valmistaa pistoolin lippaan jatkopala, jolla mahdollistetaan useampien panoksien mahtuminen lippaaseen siten, että ase soveltuu practical-ammunnan Standard-divisioonaan. Standard-divisioonan ehtona on, että aseen täytyy mahtua kuvassa 1 näkyvään laatikkoon (laatikon mitat 225 mm x 150 mm x 45 mm). Alla ote Practical-ammunnan pistoolisäännöistä:

Standard-divisioonan erityisehdot:

1. Pistooli valmiustilassaan (katso sääntö 8.1), mutta lataamattomana ja tyhjä lipas kiinnitettynä tai rulla suljettuna (revolveri), tulee mahtua kokonaan laatikon sisään, jonka mitat ovat 225 mm x 150 mm x 45 mm (toleranssi: +1mm, -0mm). Huomaa että kaikkien lippaiden tulee noudattaa tätä.
2. Kilpailija asettaa (ja lopulta poistaa) pistoolin laatikkoon siten, että luisti (tai revolverin piippu) on yhdensuuntainen laatikon pisimmän sivun kanssa. Säädettävä takatähtäin voi olla hieman sisäänpainettuna, mutta luistin tulee olla täysin edessä ja kaikkien muiden pistoolin osien (esim. taittuvat tähtäimet, virityskahvat, peukalotuet, kahvat jne.) tulee olla täysin ojennettuna tai käytössä, kun ase on laatikossa. Lisäksi teleskooppilippaat ja lippaat, joissa on kokoon painuva pohjalevy ovat erityisesti kiellettyjä.

Työn lähtökohdaksi siis otettiin kuvassa 1 näkyvä pohjalevy, mutta tavoitteeksi määritettiin parempi sopivuus sekä innovatiivisempi kiinnitys (nykyinen palikka on kiinnitetty pienellä pidätinruuvilla). Lisäksi haluttiin suunnitella sekä metallinen että muovinen versio jatkopalasta.

Suunnittelu

Suunnittelu sisälsi mallintamista SolidEdge ohjelmalla sekä prototyyppien valmistamisen 3D tulostamalla. Aluksi piirrettiin karkea hahmotelma, jota sitten hienosäädettiin. Tärkeintä oli ensin varmistaa osan sopivuus lippaaseen sekä lippaan jouseen. Sen jälkeen jatkopalan pohjan kulmaa sekä ulkomittoja laajennettiin siten, että laatikko täyttyisi paremmin. Tällä tavoin voitiin varmistaa maksimaalinen lipaskapasiteetti. Suunnittelu oli lisäksi helppoa, koska lopulliseen muotoon mentiin vaihe vaiheelta. Kuvassa 2 näkyy muovisen jatkopalan suunnittelua SolidEdge ohjelmalla. Tässä vaiheessa jatkopalan reunat olivat liian paksut eikä lipas mennyt kiinni aseeseen vaikka jatkopala sopi lippaaseen. Näitä korkeita reunoja siis madallettiin ja pala alkoi olla valmis.

Kuten mainittiin, 3D-mallien pohjalta tehtiin muutamia 3D-tulostettuja prototyyppejä. Kuvassa 3 näkyy tällainen prototyyppi tulostettuna vaaleanpunaisesta muovista. Kuten näkyy, uudella jatkopalalla laatikko saadaan melko täyteen.

Kun malliin oltiin tyytyväisiä, ja sekä metallinen että muovinen jatkopala oltiin todettu sopiviksi, oli aika siirtyä valmistukseen.

Valmistaminen

Mahdollisia valmistusmenetelmiä on useita: koneistus CNC-jyrsimellä , muotin valmistus ja valaminen, sekä 3D-tulostus. Alkuperäinen ideani oli valmistaa osa jyrsimällä se omalla CNC-jyrsimellä, mutta aikani pähkäiltyäni tulin siihen lopputulokseen, että osa kannattaa tehdä 3D-tulostimella. Tähän minut johti kaksi syytä, monimutkaisen osan valmistaminen jyrsimällä on monesti vaativa ja aikaa vielä prosessi, ja jos osa onkin vääränlainen, on kaikki työ hukattu. Onkin siis viisaampi valmistaa ainakin ensimmäinen osa protoilumielessä 3D tulostimella, koska silloin kone työskentelee itsenäisesti. Lisäksi yksi ystäväni vakuutti minulle, että nykyaikaiset 3D-tulostimet kykenevät tarkkaan ja laadukkaaseen lopputulokseen. Jatkopalat päätettiinkin valmistaa tulostamalla ne metallista, mutta lisäksi haluttiin luoda huokeampi muovinen malli rinnalle.

Valmistaminen voidaan jakaa karkeasti kahteen osaan: alkutuotantoon ja jatkotuotantoon. Alkutuotanto käsittää ensimmäisen kysyntäpiikin täyttämisen, missä jatkotuotanto vastaa varaosien ym. tarpeeseen. Aluksi siis halutaan riittävä määrä osia matalilla yksikkökustannuksilla ja jatkossa riittää yksittäisten osien valmistaminen hieman korkeampaan hintaan, ja siksi päädyttiin kahteen erilaiseen valmistustapaan, toinen alkutuotantoa varten ja toinen vastaamaan pitempiaikaista kysyntää. Käsitellään ensin alkutuotanto.

3D-tulostus laserilla metallista

Alkutuotannossa haluttiin saada nopeasti ja huokeasti riittävä määrä pohjalevyjä tehokkaaseen kisakäyttöön. Siksi osat päädyttiin tulostamaan metallista Suomessa. Tämä valmistusmenetelmä tarjosi suhteellisen edullisen yksikkökustannuksen sekä korkean laadun ja lujuuden. Kuva 4 esittää valmiin metallisen jatkopalan. Palan yksikköhinnaksi tuli noin 20 €.

Seuraavaksi käsitellään jatkotuotantoa.

Shapeway

Shapeway palvelu valittiin täyttämään jatkotuotanon tarpeet. Vaikkakin palvelun hinta on hiukan korkeampi kuin valitun alkutuotantomenetelmän, tarjoaa se joukon muita etuja. Shapeway palvelu mahdollistaa 3D osien tulostamisen pelkällä napin painalluksella. Ei tarvitse pyytää ystäviltä palveluksia, ei tarvitse ostaa omaa tulostinta, painaa vain tilaa-nappia ja osa kolahtaa postiluukkuun. Palvelu on lisäksi pystyssä kellon ympäri ja 3D-mallit tarvitsee ladata sinne vain kerran. Kuvassa 5 näkyy lippaan jatkopala Shapewayn 3D esikatselussa. Palvelu näyttää osan koon ja antaa valita materiaalin (kuva 5 ja kuva 6).

Kuten seuraavassa kuvassa ilmenee, tarjoaa Shapeway monenlaisia materiaaleja ja siten myös monenlaisia hintoja. Hintoja katsellessa voikin tehdä sen johtopäätöksen, että alkutuotanto tarjosi huomattavasti edullisemman metallitulosteen kuin Shapeway. Toisaalta, muovinen osa on Shapewayssa suunnilleen samanhintainen kuin metallinen alkutuotannossa.

Joka tapauksessa, Shapeway palvelu sopii erinomaisesti yksittäisten osien tilaamiseen vaikkakin on turhan kallis tilattaessa kymmeniä tai satoja osia. Seuraavaksi esitellään alku- ja jatkotuotannon lopputulokset.

Lopputulokset

Kuva 7 esittää lopullisen alkutuotannossa syntyneen jatkopalan. Kuten kuvasta selviää, täyttää tämä uusi malli sääntöjen määräämään laatikon parhaalla mahdollisella tavalla.

Jatkotuotannon osia ei ole artikkelin kirjoitushetkellä testattu. Jatkotuotannon tarkoituksena olikin vastata mahdolliseen varaosa tarpeeseen ja niistä voidaan raportoida kun tarve varaosille ilmenee. Kuitenkin, seuraavat kaksi alla olevaa näkymää esittävät Shapeway palveluun luomaa verkkokauppaani. Näistä näkymistä selviää, että metallinen pohja on ostettavissa noin 40 euron hintaan ja muovinen noin 10 – 20 euron hintaan.

Lisäksi kaupassani on myynnissä lippaan jousen vapautin. Tämä seitsemän euron lipare tulee lippaanjatkopalan sisälle pitämään lippaan jousen paikoillaan. Samalla lipare lukitsee lippaanjatkopalan lippaan runkoon. Tällätavoin jatkopala pysyy paikoillaan ilman ruuveja, mikä ei ollut mahdollista alkuperäisessä designissa.

Yhteenveto

Yhteenvetona tästä projektista voi sanoa, että on ollut mielenkiintoista sekoittaa omaa ammattia (insinööri) omaan harrastukseen (SRA). On myös ollut mielenkiintoista päästä tutustumaan metallien 3D-tulostukseen ja nähdä valmis osa omissa näpeissään. Metalliset jatkopalat vaikuttavat niin kestäviltä, että luultavasti Shapewayn osat jäävät käyttämättä lukuunottamatta kiinnitysliparetta. Lisäksi kiitos projektissa mukana olleille.