Název: Biomimetické vzory ve 3D tištěných auxetických metamateriálech
Překlad názvu: Biomimetic patterns in 3D printed auxetic metamaterials
Autoři: Bečka, Filip ; Vozárik, Andrej (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2024
Jazyk: eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstrakt: [eng] [cze]
Diplomová práce se zabývá implementací biomimetických vzorů do 3D tištěných struktur s důrazem na studium auxetického chování a mechanických vlastností. Za tímto účelem bylo navrženo a technikou depozice taveniny připraveno šest typů struktur. Jako materiál byl zvolen polyethylentereftalát glykol (PET-G). Pro mechanické testování byla použita statická zkouška v tlaku doplněna o video záznam, který sloužil pro stanovení Poissonova poměru a pro sledování vlivu implementovaného vyztužení na deformační chování struktur. Navržené biomimetické vyztužení ještě více zvýšilo již tak dobrou účinnost auxetické struktury absorbovat energii. U nejvyššího stupně vyztužení byla navíc pozorována výrazně rovnoměrnější makroskopická deformace struktury. Vyztužení vedlo rovněž ke zvýšení napětí na mezi kluzu a specifického modulu pružnosti u auxetických struktur, zatímco u neauxetických struktur vedl přídavek vyztužení naopak ke snížení specifického modulu. Nakonec byl sledován vliv vyztužení na auxetické chování struktury. Zapojení vyztužujících prvků vedlo ke zvýšení Poissonova poměru, nikoliv však k překlopení do kladných hodnot. U struktur byl pozorován výrazný efekt hranic, kdy byly naměřeny různé hodnoty Poissonova poměru v různých částech připravených struktur. The master’s thesis deals with the implementation of biomimetic patterns into 3D printed structures, focusing on the study of auxetic behaviour and mechanical properties. For this purpose, six types of structures were designed and prepared using fused deposition modelling. Polyethylene terephthalate glycol (PET-G) was chosen as the printing material. Mechanical testing involved static compression tests supplemented with video recordings, which served to determine Poisson's ratio and to study the effect of implemented reinforcement on the deformation behaviour of the structures. The proposed biomimetic reinforcement further increased the already good energy absorption efficiency of the auxetic structures. At the highest level of reinforcement, significantly more uniform macroscopic deformation of the structure was observed. The reinforcement also led to an increase in the yield stress and specific modulus in auxetic structures. In contrast, in non-auxetic structures, the addition of reinforcement resulted in a decrease in specific modulus. Finally, the influence of reinforcement on the auxetic behaviour of the structure was examined. The incorporation of reinforcing elements led to an increase in Poisson's ratio, but not to a transition to positive values. A significant boundary effect was observed in the structures, with different values of Poisson's ratio measured in different parts of the prepared structures.
Klíčová slova: 3D printing; Auxetic metamaterials; biomimetic structures; negative Poisson’s ratio; re-entrant auxetic structures; specific energy absorption; 3D tisk; Auxetické metamateriály; biomimetické struktury; Poissonův poměr; re-entrantní auxetické struktury; specifická absorpce energie

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: https://hdl.handle.net/11012/245696

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-615805