Konstrukce extrudéru pro 3D tisk nízko-tavitelných kovových slitin

Abstract

Táto diplomová práca sa zaoberá návrhom a konštrukciou extrudéra určeného pre 3D tlač nízko-taviteľných kovových zliatin v polotuhom stave. Cieľom práce bolo vyvinúť zariadenie schopné spracovávať materiál vo forme drôtu, ktorý sa za kontrolovaných podmienok zohreje do čiastočne nataveného stavu a následne je extrúdovaný. Navrhnutý extrudér bol realizovaný na základe systematickej rešerše, výpočtového modelovania a praktickej konštrukcie s dôrazom na presnú tepelnú reguláciu, bezpečnosť a modularitu zariadenia. Funkčný prototyp bol podrobený experimentálnym testom s použitím zliatiny AlSi5. Experimenty čiastočne potvrdili, že zariadenie umožňuje extrúziu pri teplote približne 630°C, pričom riadiaci systém dosahoval regulačnú presnosť ±0,85°C. Výsledky práce potvrdzujú praktickú uskutočniteľnosť navrhnutého riešenia ako alternatívy ku konvenčným práškovým technológiám, čím sa otvárajú možnosti lacnejšej a bezpečnejšej aditívnej výroby kovových objektov.

This thesis deals with the design and construction of an extruder intended for 3D printing of low-melting-point metal alloys in a semi-solid state. The aim of the work was to develop a device capable of processing wire feedstock, which is heated under controlled conditions into a partially molten state and subsequently extruded. The proposed extruder was developed based on systematic research, computational modelling, and practical design, with an emphasis on precise thermal regulation, safety, and modularity of the system. A functional prototype was experimentally tested using the AlSi5 alloy. The experiments partially confirmed that the device enables extrusion at approximately 630°C, with the control system achieving a regulation accuracy of ±0.85°C. The results confirm the practical feasibility of the proposed solution as an alternative to conventional powder-based technologies, thus opening the possibility of more affordable and safer additive manufacturing of metal objects.