Racionalizace sestavy redukcí počtu vyráběných dílů s využitím technologie 3D tisku
Loading...
Date
Authors
Moravec, Petr
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá racionalizací podsestavy nového deployeru určeného pro vynášení satelitů na oběžnou dráhu Země. Původní vícekomponentní sestava byla přepracována do podoby jednoho dílu s využitím technologie 3D tisku kovů metodou Direct Metal Laser Sintering. Záměrem práce bylo snížit výrobní a montážní náročnost, minimalizovat počet komponent a zároveň splnit požadavky na mechanickou pevnost, rozměrovou přesnost a odolnost v provozních podmínkách. V rámci řešení byla provedena strukturální analýza první iterace geometrie, následovala topologická optimalizace, konstrukční návrh nové geometrie a simulační predikce výrobního procesu. Finální díl byl následně vyroben a ověřen pomocí 3D skenování. Výsledky potvrdily technickou proveditelnost a dostatečnou strukturální integritu nového řešení. V závěru bylo provedeno technicko-ekonomické porovnání obou variant, které ukázalo, že racionalizovaná varianta přináší nejen konstrukční a výrobní zjednodušení, ale i výrazné snížení celkových nákladů na jeden kus. Práce tak prokazuje přínos kombinace aditivní výroby, simulačních nástrojů a optimalizačních metod při návrhu funkčních dílů pro náročné aplikace ve vesmírném průmyslu.
This diploma thesis focuses on the rationalization of a subassembly of a new deployer intended for launching satellites into Earth's orbit. The original multi-component assembly was redesigned into a single part using metal 3D printing technology, specifically the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) method. The aim of the work was to reduce manufacturing and assembly complexity, minimize the number of components, and at the same time meet requirements for mechanical strength, dimensional accuracy, and resistance under operational conditions. As part of the solution, a structural analysis of the initial geometry iteration was carried out, followed by a topology optimization, the design of a new geometry, and simulation-based predictions of the manufacturing process. The final part was subsequently produced and verified using 3D scanning. The results confirmed the technical feasibility and sufficient structural integrity of the new design. Finally, a technical and economic comparison of both variants was performed, showing that the rationalized version offers not only design and manufacturing simplification but also a significant reduction in total unit cost. This thesis thus demonstrates the benefits of combining additive manufacturing, simulation tools, and optimization methods in the design of functional parts for demanding applications in the space industry.
This diploma thesis focuses on the rationalization of a subassembly of a new deployer intended for launching satellites into Earth's orbit. The original multi-component assembly was redesigned into a single part using metal 3D printing technology, specifically the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) method. The aim of the work was to reduce manufacturing and assembly complexity, minimize the number of components, and at the same time meet requirements for mechanical strength, dimensional accuracy, and resistance under operational conditions. As part of the solution, a structural analysis of the initial geometry iteration was carried out, followed by a topology optimization, the design of a new geometry, and simulation-based predictions of the manufacturing process. The final part was subsequently produced and verified using 3D scanning. The results confirmed the technical feasibility and sufficient structural integrity of the new design. Finally, a technical and economic comparison of both variants was performed, showing that the rationalized version offers not only design and manufacturing simplification but also a significant reduction in total unit cost. This thesis thus demonstrates the benefits of combining additive manufacturing, simulation tools, and optimization methods in the design of functional parts for demanding applications in the space industry.
Description
Citation
MORAVEC, P. Racionalizace sestavy redukcí počtu vyráběných dílů s využitím technologie 3D tisku [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Strojírenská technologie a průmyslový management
Comittee
doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jozef Majerík, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Josef Chladil, CSc. (člen)
prof. Dr. Ing. František Holešovský (člen)
Ing. Jiří Bejtkovský, Ph.D. (člen)
Ing. Vítězslav Svoboda, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2025-06-17
Defence
Diplomant seznámil komisi s obsahem a výsledky své diplomové práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise:
V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky:
Jaké jsou přednosti a nedostatky technologie 3D tisku v kontextu kosmických technologií?
zopdovězeno
Jaké jsou přednosti a nedostatky hliníkových slitin En AW 7075 T6 a AlSi10Mg?
zodpovězeno
Jaká byla úspora váhy při využití 3D tisku?
zodpovězeno
Jak byla řešena teplotní diletace materiálu?
zodpovězeno
Jak zamezit deformaci dílce při tisku?
zodpovězeno
Jaké jsou akceptovatelné výrobní technologie dílců pro vesmírné agentury a proč?
zodpovězeno
Z jakého důvodu byly použity pouze podeutektoidní slitiny?
zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení