Mechanické vlastnosti velkorozměrových 3D tištěných dílů
Loading...
Date
Authors
Sýkora, Jakub
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Práce se zaměřuje na mechanické vlastnosti polymerních vzorků v závislosti na výšce vrstvy a orientaci vůči podložce. Vzorky byly tištěny technologií Fused Deposition Modeling (FDM) na robotickém rameni KUKA KR8 R1620. Jejich tvar byl navržen tak, aby se eliminovaly koncentrace napětí vzniklé výrobou, dále byly vzorky testovány tahovou zkouškou. Nakonec proběhlo vzájemné porovnání maximální hodnoty napětí a výsledky zhodnoceny. Na závěr byly vypočteny časy tisku robotem a stolní tiskárnou. Z výsledků vyplynulo, že materiály houževnaté (PETG a CPE) mají výrazně menší únosnost, pokud jsou tištěny pomocí robotického ramene. U materiálů křehkých (PLA a NonOilen) je rozdíl menší. Vzorek lze vytisknout až 20x rychleji pomocí 2mm trysky při výšce vrstvy 1,5 mm, než na tiskárně stolní při výšce vrstvy 0,2 mm. Výsledky této práce mají sloužit jakožto referenční hodnoty pro bližší zkoumání problematiky velkorozměrného 3D tisku. Lze si z nich udělat představu o vlastnostech a chování materiálu tištěného pomocí větších trysek.
This study focuses on the mechanical properties of polymer samples printed using Fused Deposition Modeling (FDM) on a KUKA KR8 R1620 robotic arm with layer height and orientation relative to the bed as parameters. The samples were tested for tensile strength. The shape of the specimens was designed to eliminate the stress concentrations generated by the manufacturing process. The maximum stress values were compared with each other and the results were evaluated. In the end, it was evaluated how faster it is to print a sample using a 2 mm nozzle than a 0.4 mm nozzle. The results showed that the ductile materials (PETG and CPE) have significantly less load carrying capacity when printed on the robotic arm. For fragile materials (PLA and NonOilen) the difference is smaller. A sample can be printed up to 20 times faster using a 2 mm nozzle at a layer height of 1.5 mm than on a conventional printer at a layer height of 0.2 mm. The results of this work are intended to serve as a benchmark for further investigation of large-scale 3D printing. They can give a basic understanding of the properties and behaviour of materials printed using large diameter nozzles.
This study focuses on the mechanical properties of polymer samples printed using Fused Deposition Modeling (FDM) on a KUKA KR8 R1620 robotic arm with layer height and orientation relative to the bed as parameters. The samples were tested for tensile strength. The shape of the specimens was designed to eliminate the stress concentrations generated by the manufacturing process. The maximum stress values were compared with each other and the results were evaluated. In the end, it was evaluated how faster it is to print a sample using a 2 mm nozzle than a 0.4 mm nozzle. The results showed that the ductile materials (PETG and CPE) have significantly less load carrying capacity when printed on the robotic arm. For fragile materials (PLA and NonOilen) the difference is smaller. A sample can be printed up to 20 times faster using a 2 mm nozzle at a layer height of 1.5 mm than on a conventional printer at a layer height of 0.2 mm. The results of this work are intended to serve as a benchmark for further investigation of large-scale 3D printing. They can give a basic understanding of the properties and behaviour of materials printed using large diameter nozzles.
Description
Citation
SÝKORA, J. Mechanické vlastnosti velkorozměrových 3D tištěných dílů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Nečas, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Škaroupka, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Čípek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-16
Defence
Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta:
Mohla absence vyhřívání podložky ovlivnit výsledky mechanických testů, a případně jak? - zodpovězeno
dr.Škaroupka - Jak ovlivňují procesní parametry tisku mechanické vlastnosti výsledku? - zodpovězeno
Neprojevil se u zkoušek tvar součásti? - zodpovězeno
doc.Svoboda - Testování vzorků - kolik vzorků bylo se stejnými vlastnostmi vytisknuto a jak to bylo s opakovatelností měření? Jak to vypadalo s opakovatelností - lišil se výsledek? - zodpovězeno
dr.Omasta - Tloušťka vrstvy 0,2 mm? - zodpovězeno
dr.ČípekCo by člověk musel udělat aby se pevnost velkorozměrového tisku srovnaly s malorozměrovým tiskem. - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení