Návrh a konstrukce přístroje pro přesné vakuové lití

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a konstrukcí funkčního prototypu zařízení pro vakuové lití šperků metodou ztraceného vosku, zaměřeného na potřeby malovýroby a hobby uživatelů. Hlavním cílem bylo vytvořit cenově dostupné, technologicky jednoduché a funkčně spolehlivé zařízení. Byl zvolen dvoukomorový systém bez asistence přetlaku inertního plynu, zahrnující přípravnou a licí komoru s rotační lamelovou vakuovou vývěvou pro dosažení potřebného podtlaku. Mechanická pevnost a deformační chování byly navrhnuty pomocí numerické analýzy metodou konečných prvků, přičemž výsledky simulací byly experimentálně potvrzeny měřením průhybů při dosažení provozního vakua. Výroba prototypu zahrnovala kombinaci svařovaných kovových konstrukcí, 3D tisku a odlévání z betonové směsi, přičemž byl kladen důraz na využití ekonomických výrobních postupů. Experimentální testování prokázalo dosažení požadované těsnosti všech částí zařízení, zároveň byly odhaleny i některé konstrukční nedostatky, zejména nevhodné těsnění přípravné komory a vyšší průhyb jejího těla oproti simulaci. Tyto poznatky slouží jako podklad pro další vývoj zařízení. Práce tak dokládá, že navržený koncept je funkční a představuje reálný základ pro další optimalizaci a případné uvedení do praxe.

This bachelor's thesis focuses on the design and construction of a functional prototype of a vacuum casting device for jewelry using the lost-wax method, tailored to the needs of small-scale production and hobby users. The primary objective was to develop a cost-effective, technologically simple, and functionally reliable device. A dual-chamber system without the assistance of inert gas overpressure was selected, comprising a preparation chamber and a casting chamber, equipped with a rotary vane vacuum pump to achieve the necessary vacuum. Mechanical strength and deformation behavior were designed using finite element method (FEM) numerical analysis, with simulation results experimentally validated by measuring deflections under operational vacuum conditions. The prototype's fabrication involved a combination of welded metal structures, 3D printing, and concrete casting, emphasizing the use of economical manufacturing processes. Experimental testing confirmed the desired tightness of all device components; however, certain design shortcomings were identified, notably the unsuitable sealing of the preparation chamber and higher body deflection compared to simulations. These findings serve as a basis for further device development. The work thus demonstrates that the proposed concept is functional and provides a realistic foundation for further optimization and potential practical implementation.