|
|
Vývoj procesních parametrů technologie 3D kovového tisku se zaměřením na výrobu mikro-prutové struktury
Jaroš, Jan ; Koutný, Daniel (oponent) ; Vrána, Radek (vedoucí práce)
Selective laser melting (SLM) je aditivní technologie, která umožňuje výrobu dílů z mikro-prutových struktur. Mikro-prutové struktury je velmi obtížné vyrobit pomocí běžných konvenčních metod. Hlavní využití mikro-prutových struktur je v leteckém průmyslu a lékařství pro výrobu kostních implantátů. V této práci je zkoumán vliv procesních parametrů (výkon laseru, skenovací rychlost) na vlastnostech (průměr, drsnost povrchu, porozita) prutů. Výběr procesních parametrů proběhl na základě testu jednotlivých drah. V prvním testu bylo použito programu ImageJ pro zjištění porozity prutů. Ve druhém testu byla porozita zkoumána přesnější technologií µCT. U obou testů bylo použito technologie 3D skenování pro zjištění rozměrové přesnosti a drsnosti povrchu vzorků. Výsledky měření vedly ke zjištění okna procesních parametrů, kde měly vzorky nejlepší kombinaci drsnosti povrchu a porozity. Nejlepších výsledků bylo dosaženo výkonem laseru 225-275 W a skenovací rychlostí 1400-2000 mm·s-1.
|
|
|
Porovnání mikro-prutových struktur pro absorpci energie
Koban, Tomáš ; Vrána, Radek (oponent) ; Červinek, Ondřej (vedoucí práce)
Aditívne vyrobené kovové mikro-štruktúry majú značný potenciál v aplikáciách uvažujúcich absorpciu energie. Nedávny výskum v tejto oblasti viedol k lepšiemu porozumeniu deformačného správania mikro-štruktúr. Táto práca sa zaoberá porovnaním absorpčných vlastností mikro-prútových štruktúr vyrobených metódou selective laser melting v závislosti na ich topológii a základnom materiáli. Schopnosť absorbovať energiu bola skúmaná na troch geometrických konfiguráciách (BCC, BCCZ, GBCC) vyrobených z ocele 316L a hliníkovej zliatiny AlSi10Mg. Na porovnanie materiálov bolo zvolené kritérium špecifickej absorpcie energie. Lepšia schopnosť absorpcie energie bola zaznamenaná pre mikro-prútové štruktúry vyrobené z nerezovej ocele. Z hľadiska topológie bolo najväčšie množstvo absorbovanej energie namerané u štruktúry BCCZ. Táto práca popisuje deformačný mechanizmus mikro-prútových štruktúr a ponúka komplexné vyhodnotenie absorpčných vlastností pre obidva materiály.
|
|
|
Optimalizace těhlice formule student pro výrobu SLM technologií
Vaverka, Ondřej ; Růžička, Bronislav (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá návrhem těhlice pro Formuli Student, která je topologic-ky optimalizovaná a aditivně vyrobená technologií Selective Laser Melting. Materiá-lem pro výrobu je hliníková slitina AlSi10Mg, která má horší mechanické vlastnosti než tradičně používané vysokopevnostní slitiny. Proto bylo cílem navrhnout pomocí topologické optimalizace díl, který bude mít srovnatelné vlastnosti jako díl frézovaný. Metodou konečných prvků byla provedena deformačně napěťová analýza a byla sta-novena bezpečnost a maximální deformace. Byl vyroben prototyp a pomocí optické digitalizace byla provedena rozměrová kontrola, která prokázala přesnost výroby. Pevnostní výpočty byly ověřeny pomocí speciálního testovacího zařízení a fotogram-metrického měření. Při testech bylo aplikováno také o 20 % větší zatížení, při kterém nebyl pozorován žádný mezní stav. Tím byla ověřena její bezpečnost a funkčnost.
|
|
|
Vývoj skenovací strategie laseru pro výrobu mikro-prutové struktury technologií SLM
Jaroš, Jan ; Dočekalová, Kateřina (oponent) ; Vrána, Radek (vedoucí práce)
Aditivní technologie (AT) je čím dál více využívána k návrhu unikátních dílů, a to především díky možnosti vyrábět tvarově složité prvky jako jsou např. mikro-prutové struktury. To nicméně zahrnuje i nutnost modifikace procesních parametrů případně výrobní strategie dané AT, která je obvykle nastavena na výrobu objemové geometrie. Použitím vzorků odpovídajících geometrií mikro-prutovým strukturám byly naměřeny přesné vstupní hodnoty, které byly využity pro návrh procesu výroby SLM (Selective Laser Melting) pomocí contour strategie. Díky tomu byly vyrobeny vertikální a skloněné (35,26°) pruty s nízkou porozitou (do 0,2 %), drsností povrchu a vysokou rozměrovou přesností. Porozita byla měřena na µCT, drsnost povrchu a rozměrová přesnost byla měřena na STL datech. Z výsledků vyplývá, že pokud jsou správně nastaveny parametry SLM procesu, je možné vyrobit pruty s nízkou porozitou a drsností povrchu při použití různých kombinací výkonu laseru a skenovací rychlosti. Uvedené poznatky byly použity při tvorbě skriptu, který umožní výběr vhodných procesních parametrů pro výrobu mikro-prutových struktur.
|
|
|
Topologická optimalizace a využití struktur pro letecké komponenty
Petržela, Zdeněk ; Hutař, Pavel (oponent) ; Paloušek, David (vedoucí práce)
Nízká hmotnost dílů v kombinaci s vysokými mechanickými vlastnostmi hrají klíčovou roli při snižování provozních nákladů pro letecký a kosmický průmysl. K tomu je využívána topologická optimalizace a mikroprutové struktury. Výrobu optimalizovaných součástí vyznačujících se tvarovou komplexností umožňují aditivní technologie. Dosud neexistoval jednoznačný a ucelený postup pro zkonstruování dílu s redukovanou hmotností tímto způsobem. Práce se zabývá zmapováním procesu topologické optimalizace s využitím mikroprutových struktur, korigovaného experimentálně stanovenými výrobními limity. Dále implementací navržené metodiky při optimalizaci reálné součásti, její výrobou z AlSi10Mg technologií SLM a ověřením výrobní přesnosti a vibrační odezvy. Pro zjištění výrobních limitů byla provedena série zkoušek s prutovými tělesy. Dle analýzy rozměrů, hmotnosti a porozity byl vyselektován minimální možný průřez prutu, který byl následně aplikován do vzorků nosníků s mikroprutovou strukturou BCC a BCCz. Na základě mechanického testování nosníků byl pro aplikaci v optimalizované součásti zvolen typ mikroprutové struktury BCCz. Pro přesnější predikci skutečného chování struktury byl určen korigovaný modul pružnosti a mez kluzu vycházející z průběhu deformace vzorku BCCz v závislosti na aplikované síle. Dané parametry vstupovaly do MKP simulace ve fázi optimalizace mikroprutovou strukturou. Vyřešení problému exportu geometrie mikroprutové struktury z MKP řešiče umožnilo kompletně definovat metodiku optimalizace, součást vyrobit a experimentálně ověřit potenciál konstrukce.
|
|
|
Návrh porézních struktur pro aditivní výrobu technologií selective laser melting
Vrána, Radek ; Maňas, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Kovová aditivní technologie nám umožňuje vytvářet tvarově velmi složité objekty, které jsou konvenčními technologiemi jen velmi obtížně vyrobitelné. Příklad takového dílu je porézní struktura, která je tvořena pravidelně se opakující prutovou základní buňkou. Tato diplomová práce se zabývá predikcí mechanických vlastností velmi malých porézních konstrukcí vyrobených aditivní technologií výroby Selective Laser Melting. Pomocí navržených zkušebních těles byl zjištěn vliv výrobní orientace na rozměry prutu. Dále byla navržena a otestována tělesa pro tahovou zkoušku prutů vyrobených touto technologií. Na základě získaných informací byly predikovány mechanické vlastnosti mikro porézních struktur vyrobené technologií SLM. V rámci této práce bylo provedeno množství mechanických testů pro získání reálných mechanických vlastností a ověření správnosti výpočtu. Výsledky testů a závěry jsou popsány v diplomové práci.
|
|
|
Výzkum procesních parametrů pro výrobu strukturovaného materiálu technologií Selective Laser Melting
Richter, Vladislav ; Koutný, Daniel (oponent) ; Vrána, Radek (vedoucí práce)
Selective laser melting (SLM) je jednou z aditivních technologií, které umožňují vyrábět tvarově velmi složité díly. Příkladem takového výrobku jsou porézní lattice struktury, které nacházejí díky svým dobrým mechanickým vlastnostem a nízké hmotnosti uplatnění v kosmonautice nebo lékařství. V této práci je zkoumán vliv procesních parametrů (výkonu laseru a skenovací rychlosti) na materiálové a tvarové vlastnosti prutů ve strukturách. K nalezení optimálních parametrů byla použita široká škála výkonů laseru (100–400 W) a skenovacích rychlostí (1000–10000 mm/s). Pomocí optického 3D skeneru a mCT byl sledován průměr, struktura povrchu a vnitřní porozita prutů. Na základě provedených měření byl jako optimální vyhodnocen výkon laseru 350 W a skenovací rychlost 3000 mm/s. Díky optimalizaci je možné vyrábět rychleji geometricky přesnější struktury o stejné porozitě v porovnání s dříve používanými parametry.
|
|
|
Snížení nákladů na výrobu odlitků ze slitin hliníku
Nováková, Lucie ; Lána, Ivo (oponent) ; Roučka, Jaromír (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá řešením nejzávažnějších vnitřních vad odlitků ze slitin hliníku litých do pískových forem ve společnosti Slévárna a modelárna Nové Ransko, s.r.o. Řešení problematiky obsahuje popis problémových odlitků s šetřením struktury a fází a následný detailní rozbor jejich výroby. V práci je zkoumán vliv Fe a Mn na možný vznik vnitřní porezity provedením zkušebních taveb se zhodnocením změny vnitřní struktury. Řešením je přísnější kontrola chemického složení taveniny s ohledem na poměr Mn/Fe přítomných ve slitině, nákup odplyňovacího zařízení ke snížení naplynění taveniny a také zdokonalení kontroly naplynění taveniny nákupem vhodného zařízení pro stanovení indexu hustoty.
|
|
|
Studium vlivu výrobních parametrů aditivní technologie Selective Laser Melting na vlastnosti vyrobeného objektu
Žabka, Marek ; Koukal, Ondřej (oponent) ; Vrána, Radek (vedoucí práce)
Kovová aditívna technológia v súčasnej dobe nachádza uplatnenie vo veľkom množstve priemyslových odvetví. Hlavne v oblastiach ako letectvo, lekárstvo a kozmonautika je kladený dôraz na mechanické a materiálové vlastnosti materiálov. Táto bakalárska práca sa zaoberá rešeršnou štúdiu procesných parametrov technológie Selective Laser Melting pre materiál AlSi10Mg a nerezovú oceľ 316L. V práci bola vykonaná analýza vplyvu hlavných procesných parametrov: výkon laseru, rýchlosť skenovania, šrafovací rozstup, hrúbka vrstvy, hlavne na pórovitosť vzoriek. Na základe rešerše súčasného stavu boli nájdené doporučené nastavenia pre oba materiály. Ďalej bol zistený vplyv parametrov ako napríklad vlhkosť prášku alebo stratégie skenovania laseru.
|
|
|
Hodnocení mechanických vlastností strukturovaného materiálu vyrobeného technologií kovového 3D tisku
Pliska, Jan ; Skřivánková, Vendula (oponent) ; Vrána, Radek (vedoucí práce)
Aditivní výrobní technologie umožňují výrobu tvarově komplexních struktur, které jsou běžnými postupy vyrobitelné jen velmi obtížně. Jednou z těchto struktur je i mikroprutová struktura složená z periodicky se opakujících prutových buněk. Tato práce se zabývá shrnutím dosavadních poznatků v oblasti mechanických vlastností mikroprutových struktur vyrobených metodou Selective Laser Melting a jejich testování. Dalším cílem bylo nalezení vhodných kritérií pro porovnání strukturovaného materiálu. Z hodnot získaných při materiálových testech reálných těles byly získány veličiny nutné k výpočtu hledaných materiálových konstant. Pro tento účel byl vytvořen skript v programu MS Excel. Provedeným výzkumem byly zjištěny hlavní faktory ovlivňující mechanické vlastnosti mikroprutových struktur. Na základě údajů a závislostí prezentovaných v této práci je možné porovnání strukturovaného materiálu.
|
host ::
RSS.