Gb-vaunu valmismallin alustasta ja 3D-tulosteosista (H0)

[LOK]

H0-mittakaavan Gb-vaunu viimeisteltynä.jpg

Kaappieni kätköissä on lojunut pitkään ulkomaisia H0-valmismalleja muistona pienoisrautatieharrastukseni alkuajoilta. Mallit ovat lapsuusvuosien leikkien ja huonon säilytyksen johdosta kulahtaneet esittelykelvottomiksi, joten päätin uusiokäyttää vanhoja mallejani suomalaisen pienoisrautatiekaluston alustoina. Mallien uusiokäytön yhteydessä minulle tarjoutui myös mahdollisuus testata itselleni uusia tapoja valmistaa pienoismallien osia.

Ensimmäiseksi muutostyön kohteeksi valitsin aikoinaan Pikon aloituspakkauksen mukana tulleen korkealaitaisen avotavaravaunun, jonka akseliväli ja pyöräkertojen kiinnitys vastasivat suomalaisissa Gb-sarjan tavaravaunuissa käytettyä alustaa. [viitteet 1 ja 2] Leikkien tuoksinnassa Pikon vaunu oli menettänyt lähes kaikki jarrutönkät toisen pyöräkertansa ympäriltä, mutta tätä vauriota oli mahdollista käyttää hyödyksi: VR:n kirjavaan Gb-sarjaan sisältyi vaunuja (numerot 59000-59999), joissa ainoastaan vaunun toinen pyöräkerta oli varustettu jarrutönkillä. [viitteet 2 ja 3] Pikon tavaravaunu oli täten luontevaa muuntaa 59xxx-sarjan Gb-vaunuksi. Kyseisen sarjan vaunut on valmistettu vuosina 1943-1944 Saksan miehittämässä Puolassa ja toimitettu ilmajarruttomina Suomeen. [viite 3a] Vaunuilla paikattiin sota-ajan kalustopulaa. [viite 3b]. Kyseisen Gb-sarjan vaunuja liikkui VR:n kaupallisen liikenteen käytössä ainakin 1970-luvun alkuvuosiin saakka [viiteet 2 & 4].


Viitteet

1. Valtionrautatiet, Koneteknillinen toimisto, Gb-vaunujen merkintäpiirros numero 21762 (hyväksytty 20.12.1948). Piirroksen julkaisija: Rautatiearkisto, Eljas Pölhö, https://rautatiearkisto.info/epolho/Yht ... G_4288.JPG (viitattu 28.1.2023).

2. Vaunut.org, valokuva, http://vaunut.org/kuva/48046 (viitattu 28.1.2023).

3. Rautatiehallitus, Valtionrautatiet 1937–1962 -kirja, Valtioneuvoston kirjapaino, Helsinki, 1962, sivut a) 327–331 b) 58–60.

4. Vaunut.org, valokuva, http://vaunut.org/kuva/152454 (viitattu 28.1.2023).




Valmismallin vaurioiden korjaus ja vaunun purkaminen aihioksi

Gb-vaunun rakentaminen alkoi vaunualustan pikkuvaurioiden korjauksella: Pikon vaunusta oli jarrutönkkien lisäksi irronnut pari laakeripesän pultinpäätä, jotka rakensin vaunuun uudelleen Erikeeper-liimasta (kuva 1): Kasasin teroitetun tulitikun kärjellä pienet määrät liimaa kadonneiden pultinpäiden kohdille, minkä jälkeen annoin liimatippojen kuivahtaa vajaan 10 minuutin ajan. Lisäsin kuivahtaneiden liimatippojen päälle uuden kerroksen liimaa, jolloin sain hallitusti kasvatettua pultinpään korkeutta. Saavutin oikean korkeuden kolmella päällekkäisellä liimakerroksella.

Pultinpäiden korjaus.jpg

Pulttijäljitelmien korjauksen jälkeen oli aika purkaa vaunu (kuva 2). Vaunun koria ja alustaa yhdessä pitävän liimauksen sain purettua pienellä lattapääruuvimeisselillä varovasti kampeamalla. Korin irrotuksen jälkeen taivutin lenkkikytkimiä paikallaan pitäneet väkäset suoriksi, jolloin sain irrotettua sekä lenkkikytkimet että lattaraudan aluskehyksestä. Ujutin samalla lattaraudan alla sijainneet pyöräkertojen kiinnitysraudat irti aluskehyksestä.

Pikon vaunu purettuna.jpg

Hyödynsin puretusta Pikon vaunusta Gb-vaunuuni aluskehyksen, alkuperäiset lenkkikytkimet sekä pyöräkertojen kiinnitysraudat, joissa oli sopivasti valmiit ruuvinreiät vaunukopan asentamista varten. Aluskehyksestä jäi loppupeleissä tosin melko vähän näkyville Gb-pienoismalliin, sillä aluskehys oli pari millimetriä Gb-vaunun aluskehystä lyhyempi. Alkuperäisiä puskinpalkkeja ei tämän vuoksi voinut hyödyntää Gb-pienoismallissa, minkä lisäksi aluskehyksen puskimet ja astimet olisivat olleet väärää mallia. Poistin alkuperäiset puskimet ja astimet aluskehyksestä askarteluveitsen ja hienon vesihiomapaperin avulla.

Vaunualustaan täytyi vielä valmistaa reiät tulevia kiinnitysruuveja varten: Pitelin pinseteillä pientä naulaa kynttilän liekissä, jonka jälkeen painoin vaunualustaan pienet alkureiät tulikuumalla naulalla. Muodostuneet alkureiät avarsin lopullisiin mittoihinsa pyöreällä timanttiviilalla (kuva 3).

Pikon alusta muokattuna.jpg

Gb-kopan mallinnus ja kokoaminen


Vaunun purkamisen jälkeen aloin suunnitella Pikon vaunualustan ylle istuvaa Gb-koria (kuva 4). Halusin tämän projektin yhteydessä kokeilla FDM-tulostusta (Fused Deposition Modeling) pienoismalliosien valmistukseen, minkä johdosta piirsin Gb-vaunun korin päätyseinät, kyljet ja kattopalat erillisiksi osikseen. Kopan ja katon osittamisen ansiosta sain 3D-tulostettua Gb-vaunun näkyvät pinnat pinnanlaadun kannalta parhaimmassa mahdollisessa tulostusasennossa ja ilman ylimääräisiä tukirakenteita. Kahvojen ja otetankojen asennusta varten mallinsin seinämäpaloihin valmiit alkureiät. Suunnittelin Gb-pienoismallini esittämään 1970-luvulla valokuvattua yksilöä 59194 [viite 2], minkä johdosta varustin vaununi mm. vaakalaudoitetuilla ovilla sekä levypyöräkerroilla. Kuva 5 esittelee Gb-tavaravaunujeni koppiin tulostettuja seinä- ja kylkipaloja.

Päätyseinien ja kylkien välisten liitosten vahvistamiseksi tulostin kopan sisälle pieniä kolmiomallisia särmiöitä 4 kappaletta saumakohtiin kiinnitettäviksi.

Gb-vaununi koppa lepää vaunualustan päällä kahden FDM-tulostetun poikkivahvikkeen varassa. Vahvikepaloissa on tilat sekä valmiit reiät kopan ja alustan kiinnityksestä vastaaville ruuveille. Samat ruuvit kiinnittävät myös pyöräkertojen kiinnitysraudat vaunualustaan.

Seinä- ja kattorakenteiden sekä niihin liittyen vahvikkeiden ohella valmistin myös jarruvivun, savutorven sekä astinlenkit FDM-tulostimella.

Gb-vaunun läpileikkaus.jpg

Gb-vaunujen seinämiä.jpg

3D-tulosteiden valmistuksen jälkeen liitin PLA-muovista tulostetut kylki- ja päätypalat toisiinsa. Käyttämäni 3D-tulostuslanka sisälsi PLA-muovin lisäksi pieniä määriä jotain asetoniin liukenevaa muovia, mikä mahdollisti osien liittämisen toisiinsa asetonilla: Sivelin yhteen liitettäville pinnoille pensselillä asetonia, jonka jälkeen painoin liitettävät osat toisiinsa. Asetonin ansiosta osat fuusioituivat sekunneissa tiukasti toisiinsa ilman liimapurseiden vaaraa. Asetonin annostelun kanssa sai tosin olla tarkkana, sillä liiallinen määrä asetonia pehmensi osat muodottomiksi. Lisäksi osat oli painettava heti tarkasti toisiaan vasten, sillä asetonin yhdistämiä PLA-osia ei olisi saanut enää siististi irti toisistaan. Yhdistin kattopalan puolikkaat samalla tekniikalla toisiinsa.

Huom! Yleensä 3D-tulostimille myytävä PLA-lanka ei ole asetoniin liukenevaa: PLA-osien yhdistelyyn tarvitaan normaalisti muoviliimaa.

Seinien ja päätyjen yhdistelyn jälkeen sovitin kattopalan paikoilleen ja käänsin katolla varustetun kopan ylösalaisin. Asettelin kopan kulmavahvikkeet yksi kerrallaan paikoilleen katon sisäpintaa ja sisänurkkaa vasten, jonka jälkeen fuusioin ne asetonilla kiinni nurkkiinsa. Asetonin annostelussa sai olla tarkkana, jottei asetoni liittäisi kattoa ja seinämiä toisiinsa: Gb-vaunun katto on helpompi maalata ja hiekoittaa erillisenä osana.

Kulmavahvikkeiden kiinnittämisen jälkeen poistin kattopalan ja kokosin Gb-kopan vaunualustansa päälle, jotta sain kopan sisälle asetettavat tukirakenteet ruuveineen tarkasti haluamilleni paikoille. Sivelin tämän jälkeen asetonia tukirakenteiden sekä kopan sisäseinien rajapinnoille, jolloin myös tukirakenteet fuusioituivat siististi kopan kylkipaloihin kiinni (kuva 6). Asetonin kuivuttua irrotin kopan vaunualustasta osien maalausta varten.

Gb-koppa koottuna.jpg

Puskimet

Valmistin Gb-vaununi varsipuskimet SLA-tulosteista sekä porakoneella sorvatuista nupinauloista. Päädyin puskimien runkojen kohdalla käyttämään tarkempaa SLA-tulostusta, jotta sain mallinnettua puskimien runkoihin kuuluvat kiinnityspultit. SLA-tulosteet ovat kuitenkin herkästi särkyviä, minkä vuoksi valmistin puskimen varren ja puskinlevyn teräksisestä nupinaulasta. Sorvattu naula on katkaistu sopivaan mittaan ja ujutettu SLA-tulosteen läpi. Naulan varren pää toimii täten puskimen liimapintana, kun puskin kiinnitetään vaunun koppaan. Puskimen SLA-tulostettuun osaan ei tällä tavoin kohdistu rasitusta valmiissa pienoismallissa. Naula ja SLA-tuloste pysyvät toisissaan kiinni liimalla. Kuvan 7 sarja esittelee lyhyesti puskinten valmistuksen työvaiheita.

Mallasin puskimet siten, että niiden pituus vastaa tiukasti toisiinsa kytkettyjen vaunujen puskinpituuksia. Tämä estää jyrkissä kaarteissa kontaktit naapurivaunujen puskimiin sekä niistä johtuvat suistumiset. Sopiva puskinpituus on riippuvainen valitusta minimikaarresäteestä sekä käytetystä vaunualustasta ja kytkimestä.

Puskimien valmistus.jpg

Kirjoitus jatkuu muutaman päivän kuluttua, kun saan loput kuvat ja tekstit valmiiksi.

EDIT 4.2.2023: kopan suunnitteluosioon lisätty maininta esikuvasta.

[Teppo1]

Ja jos jatkat Gb (ja myös Hdk-tyyppisiä vaunuja), niin yksi vinkki jatkoon: Vaunuissa joissa on vain vipujarru, niin siinä päässä, jossa on jaruvipu ja askelmat, ei ole jarrutönkiä.

[LOK]

Ja jos jatkat Gb (ja myös Hdk-tyyppisiä vaunuja), niin yksi vinkki jatkoon: Vaunuissa joissa on vain vipujarru, niin siinä päässä, jossa on jaruvipu ja askelmat, ei ole jarrutönkiä.

Pystyisitkö tarkentamaan? Näkemissäni 59xxx-sarjan Gb-valokuvissa jarrutönkät (4 kpl) sijaitsevat aina jarruvivun ja astinlenkkien puoleisessa päässä. Humppilassa vuonna 1973 otetussa valokuvassa 59xxx-sarjan Gb:n jarrut näkyvät hyvin: http://vaunut.org/kuva/108044

Onko siis vielä vanhemmissa, ilmajarruletkuttomissa Gb- ja Hdk-vaunuissa tuo mainitsemasi konfiguraatio? Onko akseliin vaikuttavia jarrutönkiä silloin myös vähemmän kuin 4 kappaletta?

[PeS]

Luulen, että Teppo on erehtynyt. Mielestäni asia on toisinpäin: jarrukengät ovat ilmajarruttomassa Gb-vaunussa vipujarrun puoleisessa päässä — ainakin Vorgin otoksen perusteella.

http://vaunut.org/kuva/152454?t=Gb&tag0=11%7CGb%7C
http://vaunut.org/kuva/151462?t=Gb&tag0=11%7CGb%7C
http://vaunut.org/kuva/151352?t=Gb&tag0=11%7CGb%7C
http://vaunut.org/kuva/48046?t=Gb&tag0=11%7CGb%7C
http://vaunut.org/kuva/34846?t=Gb&tag0=11%7CGb%7C

[LOK]

Ohessa loput valokuvat ja tekstit Gb-vaununi rakennusprojektista. Muistikorttini särkymisen takia useampi kokoonpanoon liittyvä valokuva tuhoutui pysyvästi, mutta onneksi sentään jotain jäi jäljelle rakentelun loppuvaiheista.

Yläpuolen keskusteluun liittyen huomasin, että 59xxx-sarjan lisäksi oli olemassa myös muita Gb-vaunuja, jotka oli varustettu pelkällä jarrupään akseliin vaikuttaneella vipujarrulla. Esimerkkinä kuvalinkki vaunuun 52073: http://vaunut.org/kuva/154172




Alustan, kopan ja pikkuosien maalaus

Spraymaalasin muokatun vaunualustan Mastonin mustalla spraypohjamaalilla 520 ja maalin kuivuttua viimeistelin osan spraymattalakalla 331 (kuva 8). Tuin alustan maalaus- ja lakkausvaiheiden ajaksi ruuvinrei'istään grillitikkujen varaan, jolloin osan sai maalattua ja lakattua aina kauttaaltaan.

Pohjamaalasin kootun Gb-kopan, kattopalan, jalkajarrun vivun, astinlenkit, savuhatun sekä puskimet samaisella pohjamaalilla, jonka jälkeen osat saivat kuivahtaa muutaman vuorokauden verran. Tasoitin tämän jälkeen FDM-tulostimen jättämiä juovia Gb-kopan ulkopinnoilta Tikkurilan Presto-pikasilotteella. Kittasin samalla kattopalan puolikkaiden saumapinnan sileäksi. Kitin kuivuttua hioin osat hienoilla hiomapapereilla (800, 1000, 1500), jonka jälkeen maalasin osat toistamiseen mustalla pohjamaalilla. Kopan seinien lankkujäljitelmä ei pohjamaalautunut ensimmäisellä maalauskerralla peittävästi lankkujen alapinnoilta, joten asetin kopan maalausalustalle ylösalaisin toista pohjamaalikerrosta varten (kuva 8).

Gb-vaunun maalausvaiheita.jpg

Pohjamaalauksen jälkeen taittelin ohuesta (0,3 mm) pianoteräslangasta kopan tarvitsemat ovenkahvat sekä jarrupään otetangot ja liimasin ne paikoilleen kopan rei'ityksiin. Liimausten kuivuttua yritin pintamaalata Gb-kopan tummanvihreällä Motip Carat decoration & art -satiinispraymaalilla (RAL 6009, ostopaikka K-Rauta), mutta maali ei tarttunut paljaille teräslankapinnoille: Maali helmeili teräspinnoilta pois ja kertyi kahvojen alaosiin rumiksi pisaroiksi. Olisi pitänyt suihkuttaa kevyt musta pohjamaalikerros myös kahvojen sekä otetankojen ylle ennen kopan pintamaalausta...

Imeytin ja pyyhin kahvoista valuneet maalit tuoreeltaan pois, jonka jälkeen annoin pintamaalikerroksen kuivua 7 vuorokautta. Siistin jäljelle jääneet maalivirheet kahvoista askarteluveitsellä siklaamalla sekä hienolla vesihiomapaperilla. Tämän jälkeen suihkutin Gb-kopan pinnalle ja erityisesti teräslankojen kohdille ohuen mustan spraypohjamaalikerroksen, jonka annoin kuivua 7 vuorokautta ennen uutta pintamaalausyritystä. Teräspintojen pohjamaalaus esti pintamaalin helmeilyn teräspinnoilta, mutta pintamaalia piti suihkuttaa varovasti useina ohuina kerroksina, jottei maali alkanut valua. Seitsemän vuorokauden kuivauksen jälkeen käänsin kopan jälleen ylösalaisin maalausalustalle ja toistin pintamaalauksen, jolloin koppa sai tasaisen ja kattavan vihreän pintamaalikerroksen yllensä.

Kopan pintamaalauksen jälkeen maalasin Gb-vaunun vihreät pikkuosat eli puskimet, jalkajarruvivun sekä puskinpalkin alle liimattavat alaotekahvat (4 kpl, taiteltu pianoteräslangasta ja pohjamaalattu) samalla Motipin satiinispraymaalilla. Maalin kuivuttua lakkasin pikkuosat Mastonin spraymattalakalla 331.



Katon maalaus ja massakatto

Pintamaalasin Gb-vaununi kattopalan reunat sekä alapinnat samalla tummanvihreällä maalilla, jota käytin kopan maalauksessa. Pintamaalin kuivuttua (7 vrk) suojasin Tamiyan maskeerausteipin suikaleilla katon reunan alapinnat, päätyseinämät sekä muut pinnat, joihin en halunnut massakaton valmistukseen käytettävän hiekkapölyn leviävän.

Katon hiekoituksen tein seuraavasti: Suihkutin katon päällipinnalle paksun kerroksen Mastonin mattalakkaa 331, jonka jälkeen sihtasin rivakasti katon päälle hiekkapölyä. Hiekkapölyn levityksen jälkeen annoin katon kuivahtaa hetkisen, jonka jälkeen varistin sitoutumattoman hiekkapölyn pois. Toistin näitä työvaiheita ainakin viidesti, kunnes katto oli saanut suhteellisen peittävän ja tasalaatuisen hiekkapölykerroksen yllensä. Katto sai tämän jälkeen kuivua jälleen viikon. Hiekkapölyn valmistuksesta on kerrottu Kotitekoisen raidesepelin valmistus -ketjussa.

Useista hiekkapölykerroksista huolimatta erityisesti katon reunoille tuppasi jäädä pälvipaikkoja, jotka kaipasivat lisää hiekkapölyä. Lisäksi katon reunoista irtoili hiekkapölyä, kun poistin katon alaosia suojanneita teippejä. Korjasin pälvipaikat sivelemällä niihin vedellä laimennettua Erikeeperiä, jonka päälle ripottelin tuoretta hiekkapölyä. Tasoitin paikat märällä siveltimellä, jolloin paikat sulautuivat varsin siististi alkuperäiseen massakattoon.

Pensselöin mustaksi pohjamaalatun savuhatun reunat ruskeaksi Plus Colorin akryylimaalilla (numero 39603), jonka jälkeen spraylakkasin savuhatun Maston 331:llä. Parin päivän kuivumisen jälkeen sovitin savuhatun paikalleen hiekoitetun katon päälle. Liimauksen tein Erikeeperillä. Saumakohdan häivyttämiseksi ripottelin katon ja savuhatun rajapinnalle hieman lisää hiekkapölyä. Savuhatun ja massakaton sävyerojen tasoittamiseksi sivelin katon sekä savuhatun pintoja vaaleanharmaan akryylimaalin sekä edellä mainitun ruskean akryylimaalin laimeilla vesiliuoksilla. Kattopalan kuivuttua lakkasin katon ylä- että alapinnat Maston 331:llä.



Siirtokuvat ja vaunun loppukokoonpano

Kirkaslakkasin pintamaalatun vaunukopan Mastonin spraylakalla 332, jotta teettämilläni siirtokuvilla olisi ollut mahdollisimman tasainen kiinnityspinta ja siten pienempi riski siirtokuvakalvon alle jääviin pieniin ilmakupliin (hopeointi). Kun lakkakerros oli kuivunut viikon, asettelin siirtokuvat paikoilleen vaunun kylkiin ja päätyihin. Runsaasta siirtokuvapehmentimen (Microscale Micro Set) käytöstä huolimatta dekaalien asettelu lankkujäljitelmän päälle oli haastavaa: En saanut millään estettyä kaikkea hopeointia. Siirtokuvien asettumista olisi mahdollisesti helpottanut, jos olisin 3D-mallintanut lankkujen railot matalammiksi. Siirtokuvia olisi voinut yrittää myös leikellä tarkemmin tekstien reunoja mukaillen, jolloin kalvopinta-ala ja siitä aiheutuva hopeoinnin riski olisivat pienentyneet. Siirtokuvien asettelun jälkeen annoin kopan kuivua yön yli ennen Maston 331:llä tapahtunutta mattalakkausta.

Vaunun rullausominaisuuksien ja sirompien pyöränlaippojen johdosta korvasin vaunun alkuperäiset muovipyöräkerrat Rocon akselimitalla varustetuilla RP25-pyöräkerroilla (kuva 9). Uusien pyöräkertojen akselit olivat hieman liian pitkät pyöräkertojen ripustuksille, joten viilasin akseleiden päitä varovasti lyhyemmiksi. Viilauksen jälkeen ujutin pyöräkertojen ripustukset vaunualustaan. Kiinnitysraudat pysyvät vaunussani paikoillaan kopan keskivahvikkeiden painamina sekä rautojen läpi kulkevien kopan kiinnitysruuvien avulla.

Jotta Gb-kopan voisi tarvittessa myöhemmin ruuvata irti vaunualustasta, liimasin kiinnitysruuvit kopan sisällä olevien keskivahvikkeiden aukkoihin. Liimaus estää ruuveja pyörimästä, kun ruuveihin liitettyjä muttereita kiristetään tai löystytetään jälkikäteen. Sovitin vaunualustan ja kopan toisiinsa ruuviliimausten ollessa vielä märkiä varmistuakseni, että koppaan liimattujen ruuvien kärjet osuvat mukisematta alustalle varattuihin reikiin. Tipautin ruuvien päihin vaunualustaa suojaavat aluslevyt, jonka jälkeen kiristin kopan tukevasti alustaansa muttereilla (kuva 10).

Lakattu_Gb-koppa.JPG

Gb-vaunu_alhaalta.jpg

Kokoonpanon päätteeksi liimasin alkuperäiset lenkkikytkimet paikalleen ja ujutin pyöräkerrat kiinnitysrautoihinsa. Puskinpalkkien alaotekahvat asettelin kopan ja alustan väliin jääneisiin railoihin. Kahvojen paikallaanpysymisen varmistin Micro Kristal Klear -liimalla. Koska Micro Kristal Klear on kuivuessaan lähes näkymätöntä, se sopi hyvin myös puskimien, astinlenkkien sekä jalkajarruvivun asennukseen. Kokoonpanon päätteeksi liimasin viimeistellyn kattopalan paikalleen ja mustasin puskinlautaset mustalla akryylivärillä. Lopputulos on nähtävillä ketjun aloitusviestissä.

[Jimi]

Kerrassaan upea projekti. Hienoa työtä! Oikein nätti Gb-vaunu siitä tuli. Tästähän sai mukavasti innoitusta omiin suunnitelmiin Suomi-kaluston rakenteluun liittyen. Sopivia vaunuaihioita tai alustoja löytyisi, Pikoa ja Limaa ainakin.