Bakalářská práce se zabývá řešením hlavy 3D tiskárny pro tisk skleněných objektů z optických vláken. Teoretická část uvádí základní poznatky z oblastí řízené energie navařování, skleněných optických vláken a CO2 laserů. Navazující kapitola je věnována rešerši dosavadních hlav 3D tiskáren a podávacích mechanismů. Součástí rešerše je i provedení laboratorních experimentů pro ověření dosavadních výsledků natavování skelných optických vláken CO2 lasery. Dále je vypracováno několik návrhů, z nichž je pomocí rozhodovací analýzy vybrána vhodná varianta pro konstrukci hlavy 3D tiskárny s podavačem vláken. V technickém řešení dochází k realizaci zvoleného návrhu. Na konci práce jsou zhodnoceny technicko-ekonomické aspekty řešení.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with the design of a 3D printer head for printing glass objects from optical fibers. In the theoretical part, basic knowledge in the field of directed energy deposition, optical glass fibers and CO2 lasers is presented. The following chapter is devoted to an overview of existing 3D printer heads and feeding mechanisms. It also includes the performance of laboratory experiments to verify the results of optical glass fiber fusion using CO2 lasers. Furthermore, several designs are developed, from which a suitable variant of the 3D printer head design with filament feeder is selected using decision analysis. In the technical design, the selected design is implemented. At the end of the thesis, the techno-economic aspects of results are evaluated.
Klíčová slova
aditivní technologie, skleněná optická vlákna, CO2 laser, podavač vláken, hlava 3D tiskárny
Klíčová slova v angličtině
additive technology, optical glass fibers, CO2 laser, filament feeder, 3D printer head
Rozsah průvodní práce
75 s. (132 800 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Bakalářská práce se zabývá řešením hlavy 3D tiskárny pro tisk skleněných objektů z optických vláken. Teoretická část uvádí základní poznatky z oblastí řízené energie navařování, skleněných optických vláken a CO2 laserů. Navazující kapitola je věnována rešerši dosavadních hlav 3D tiskáren a podávacích mechanismů. Součástí rešerše je i provedení laboratorních experimentů pro ověření dosavadních výsledků natavování skelných optických vláken CO2 lasery. Dále je vypracováno několik návrhů, z nichž je pomocí rozhodovací analýzy vybrána vhodná varianta pro konstrukci hlavy 3D tiskárny s podavačem vláken. V technickém řešení dochází k realizaci zvoleného návrhu. Na konci práce jsou zhodnoceny technicko-ekonomické aspekty řešení.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with the design of a 3D printer head for printing glass objects from optical fibers. In the theoretical part, basic knowledge in the field of directed energy deposition, optical glass fibers and CO2 lasers is presented. The following chapter is devoted to an overview of existing 3D printer heads and feeding mechanisms. It also includes the performance of laboratory experiments to verify the results of optical glass fiber fusion using CO2 lasers. Furthermore, several designs are developed, from which a suitable variant of the 3D printer head design with filament feeder is selected using decision analysis. In the technical design, the selected design is implemented. At the end of the thesis, the techno-economic aspects of results are evaluated.
Klíčová slova
aditivní technologie, skleněná optická vlákna, CO2 laser, podavač vláken, hlava 3D tiskárny
Klíčová slova v angličtině
additive technology, optical glass fibers, CO2 laser, filament feeder, 3D printer head
Zásady pro vypracování
3D tisk, jehož základní principy jsou již delší dobu známy, je v současné době předmětem intenzivního vývoje nových aplikací a nových materiálů pro tuto aditivní technologii. Jedním ze zkoumaných materiálů je sklo, ale výzkum zatím nepřináší univerzální a průmyslově použitelné řešení. V současné době je v rámci základního výzkumu na katedře zkoumána technologie 3D tisku skla založená na principu řízené depozice energie (directed energy deposition, DED). Technologie řízené depozice energie vytváří součásti přímým natavením materiálů na výrobek vrstvu po vrstvě. Cílem práce je vyvinout hlavu 3D tiskárny, která dopraví natavovaný materiál (skleněná optická vlákna) do místa působení CO2 laseru. Hlava musí umožnit přísun minimálně 2 vláken do požadovaného místa působení laseru. Hlava také musí umožnit dopravení vláken různých průměrů a to s odchylkou místa depozice od požadovaného místa max. +/- 0,2 mm.
Úkolem Vaší BP bude:
Provést rešerši možností provedení hlavy pro 3D tisk technologií řízené depozice energie.
Návrh koncepce hlavy 3D tiskárny formou několika variant řešení, provést potřebné experimenty k ověření navrženého principu a pomocí rozhodovací analýzy vybrat řešení vhodné pro realizaci.
Konstrukční řešení funkčního vzorku hlavy, která bude flexibilní a cenově dostupná.
Provést komplexní zhodnocení zařízení a rámcový návrh dalšího postupu prací.
Zásady pro vypracování
3D tisk, jehož základní principy jsou již delší dobu známy, je v současné době předmětem intenzivního vývoje nových aplikací a nových materiálů pro tuto aditivní technologii. Jedním ze zkoumaných materiálů je sklo, ale výzkum zatím nepřináší univerzální a průmyslově použitelné řešení. V současné době je v rámci základního výzkumu na katedře zkoumána technologie 3D tisku skla založená na principu řízené depozice energie (directed energy deposition, DED). Technologie řízené depozice energie vytváří součásti přímým natavením materiálů na výrobek vrstvu po vrstvě. Cílem práce je vyvinout hlavu 3D tiskárny, která dopraví natavovaný materiál (skleněná optická vlákna) do místa působení CO2 laseru. Hlava musí umožnit přísun minimálně 2 vláken do požadovaného místa působení laseru. Hlava také musí umožnit dopravení vláken různých průměrů a to s odchylkou místa depozice od požadovaného místa max. +/- 0,2 mm.
Úkolem Vaší BP bude:
Provést rešerši možností provedení hlavy pro 3D tisk technologií řízené depozice energie.
Návrh koncepce hlavy 3D tiskárny formou několika variant řešení, provést potřebné experimenty k ověření navrženého principu a pomocí rozhodovací analýzy vybrat řešení vhodné pro realizaci.
Konstrukční řešení funkčního vzorku hlavy, která bude flexibilní a cenově dostupná.
Provést komplexní zhodnocení zařízení a rámcový návrh dalšího postupu prací.
Seznam doporučené literatury
[1] HEN Z., Z. LI, J. LI, Ch. LIU, Ch. LAO, Y. FU, Ch.LIU, Y. LI, P. WANG a Y. HE. 3D printing of ceramics: A review. Journal of the European Ceramic Society. 2019;39(4) : 661–687.
[2] HOTAŘ V., M. STARÁ, V. MAKOVÁ. Present state of 3D printing from glass. Připravovaný text rešerše 3D tisku ze skla k vydání.
[3] GILBERT L. J. Design and fabrication of a system for the additive manufacturing of transparent glass, Masters Theses, MISSOURI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2017.
[4] LUO J. Additive manufacturing of glass using a filament fed process, Doctoral Dissertations, MISSOURI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2016.
Seznam doporučené literatury
[1] HEN Z., Z. LI, J. LI, Ch. LIU, Ch. LAO, Y. FU, Ch.LIU, Y. LI, P. WANG a Y. HE. 3D printing of ceramics: A review. Journal of the European Ceramic Society. 2019;39(4) : 661–687.
[2] HOTAŘ V., M. STARÁ, V. MAKOVÁ. Present state of 3D printing from glass. Připravovaný text rešerše 3D tisku ze skla k vydání.
[3] GILBERT L. J. Design and fabrication of a system for the additive manufacturing of transparent glass, Masters Theses, MISSOURI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2017.
[4] LUO J. Additive manufacturing of glass using a filament fed process, Doctoral Dissertations, MISSOURI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2016.
Přílohy volně vložené
19 výkresů, 1 tabulka.
Přílohy vázané v práci
plány, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.