Tato diplomová práce se zabývá mikrotavením SiO2 skla pomocí CO2 laseru metodou SLM z práškového lože. Práce se zaměřila především na stanovení závislosti potřebnou hustotou energie laseru pro slinování SiO2 částic o specifické zrnitosti. Dalším cílem této práce bylo nastínit možnosti aplikovatelnosti této technologie při výrobě 2D a 3D objektů. Pro popis vyrobených objektů byly použity charakterizační techniky, jako je rentgenová difrakce (XRD), Ramanova spektroskopie a optická či elektronová mikroskopie, které potvrdily úspěšnou výrobu čistého křemenného skla. Výsledky ukázaly lineární vztah mezi velikostí částic a hustotou energie, což nabízí poznatky pro optimalizaci procesů v průmyslových aplikacích. V této práci byl proveden základní výzkum této technologie, přispívá k rozvoji selektivního laserového slinování pro výrobu křemenného skla jak v laboratorním, tak do budoucna i v průmyslovém měřítku a soustředí se na naznačení různých cest, jakými by se měl další vývoj v této problematice ubírat.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the micro melting of SiO2 glass using CO2 laser SLM method from powder bed. The thesis is mainly focused on the determination of the laser energy density dependence required for sintering SiO2 particles of specific grain size. Another aim of this work was to outline the applicability of this technology in the fabrication of 2D and 3D objects. Characterization techniques such as X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and optical or electron microscopy were used to describe the fabricated objects and confirmed the successful production of pure quartz glass. The results showed a linear relationship between particle size and energy density, offering insights for process optimization in industrial applications. In this work, basic research on this technology has been carried out, contributing to the development of selective laser sintering for the production of quartz glass both in the laboratory and, in the future, on an industrial scale, and focusing on outlining the different paths that future developments in this field might take.
Klíčová slova
SLM, křemenné sklo, slinování skla CO2 laserem, aditivní zpracování skla, SiO2.
Tato diplomová práce se zabývá mikrotavením SiO2 skla pomocí CO2 laseru metodou SLM z práškového lože. Práce se zaměřila především na stanovení závislosti potřebnou hustotou energie laseru pro slinování SiO2 částic o specifické zrnitosti. Dalším cílem této práce bylo nastínit možnosti aplikovatelnosti této technologie při výrobě 2D a 3D objektů. Pro popis vyrobených objektů byly použity charakterizační techniky, jako je rentgenová difrakce (XRD), Ramanova spektroskopie a optická či elektronová mikroskopie, které potvrdily úspěšnou výrobu čistého křemenného skla. Výsledky ukázaly lineární vztah mezi velikostí částic a hustotou energie, což nabízí poznatky pro optimalizaci procesů v průmyslových aplikacích. V této práci byl proveden základní výzkum této technologie, přispívá k rozvoji selektivního laserového slinování pro výrobu křemenného skla jak v laboratorním, tak do budoucna i v průmyslovém měřítku a soustředí se na naznačení různých cest, jakými by se měl další vývoj v této problematice ubírat.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the micro melting of SiO2 glass using CO2 laser SLM method from powder bed. The thesis is mainly focused on the determination of the laser energy density dependence required for sintering SiO2 particles of specific grain size. Another aim of this work was to outline the applicability of this technology in the fabrication of 2D and 3D objects. Characterization techniques such as X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and optical or electron microscopy were used to describe the fabricated objects and confirmed the successful production of pure quartz glass. The results showed a linear relationship between particle size and energy density, offering insights for process optimization in industrial applications. In this work, basic research on this technology has been carried out, contributing to the development of selective laser sintering for the production of quartz glass both in the laboratory and, in the future, on an industrial scale, and focusing on outlining the different paths that future developments in this field might take.
Klíčová slova
SLM, křemenné sklo, slinování skla CO2 laserem, aditivní zpracování skla, SiO2.
Provést rešerši v oblasti tavení materiálu na bázi SiO2 pomocí CO2 laseru.
Seznámit se s experimentálním zařízením pro mikrotavení materiálů na bázi SiO2 v laboratoří FS a realizovat experimenty s tavením vybraných vstupních materiálů různé granulometrie.
Identifikovat závislosti mezi zrnitostí, energií potřebnou k tavení a chemickým složením vstupních materiálů.
Zpracovat naměřené výsledky a provést diskuzi.
Zásady pro vypracování
Provést rešerši v oblasti tavení materiálu na bázi SiO2 pomocí CO2 laseru.
Seznámit se s experimentálním zařízením pro mikrotavení materiálů na bázi SiO2 v laboratoří FS a realizovat experimenty s tavením vybraných vstupních materiálů různé granulometrie.
Identifikovat závislosti mezi zrnitostí, energií potřebnou k tavení a chemickým složením vstupních materiálů.
Zpracovat naměřené výsledky a provést diskuzi.
Seznam doporučené literatury
CHEN 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.
HOTAŘ V., M. STARÁ, V. MÁKOVÁ. and B. NIKENDEY HOLUBOVÁ. Present state of 3D printing from glass. Pure and Applied Chemistry, vol. 94, no. 2, 2022, pp. 169-179. https://doi.org/10.1515/pac-2021-0707
BRUDER A., et al. Development of a 3D-Printer for HT-SLS of Fused Silica Powder , Joint Meeting of DGG, ČSS & SSS, Proceeding of 92nd Annual Meeting of the German Society of Glass Technology in Conjunction with the Annual Meetings of the Czech Glass Society & the Slovak Glass Society, 28 – 30 May 2018, Bayreut. 2018; 110.
KHMYROV R. S., S.N. GRIGORIEV, A. A. OKUNKOVA, A. V. GUSAROV. On the possibility of selective laser melting of quartz glass. Physics Procedia. 2014;56:345–56.
FATERI M., A. GEBHARDT. Selective laser melting of soda‐lime glass powder. International Journal of Applied Ceramics Technology. 2015;12(1):53–61. DOI:10.1111/IJAC.12338.
DATSIOU K. C., E. SALEH, F. SPIRRETT, R. GOODRIDGE, I. ASHCROFT, D. EUSTICE. Additive manufacturing of glass with laser powder bed fusion. Journal of the American Ceramic Society. 2019; 102: 4410– 4414. DOI: 10.1111/jace.16440.
LOU J., H. PAN, E. C. KINZEL. Additive Manufacturing of Glass, Journal of Manufacturing Science and Engineering. December 2014, 136(6): 061024. doi: https://doi.org/10.1115/1.4028531
LEI J., Y. HONG, Q. ZHANG, F. PENG, H. XIAO. Additive Manufacturing of Fused Silica Glass Using Direct Laser Melting. AW3I.4. 2019; 10.1364/CLEO_AT.2019.AW3I.4.
SALEH, B. E. A., M. C. TEICH. Základy fotoniky I, II,III,IV MATFYZPRESS, Praha, 1994-95.
HECHT E., A. ZAJAC. Optics, Addison-Wesley Publishing Company, 2003.
Seznam doporučené literatury
CHEN 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.
HOTAŘ V., M. STARÁ, V. MÁKOVÁ. and B. NIKENDEY HOLUBOVÁ. Present state of 3D printing from glass. Pure and Applied Chemistry, vol. 94, no. 2, 2022, pp. 169-179. https://doi.org/10.1515/pac-2021-0707
BRUDER A., et al. Development of a 3D-Printer for HT-SLS of Fused Silica Powder , Joint Meeting of DGG, ČSS & SSS, Proceeding of 92nd Annual Meeting of the German Society of Glass Technology in Conjunction with the Annual Meetings of the Czech Glass Society & the Slovak Glass Society, 28 – 30 May 2018, Bayreut. 2018; 110.
KHMYROV R. S., S.N. GRIGORIEV, A. A. OKUNKOVA, A. V. GUSAROV. On the possibility of selective laser melting of quartz glass. Physics Procedia. 2014;56:345–56.
FATERI M., A. GEBHARDT. Selective laser melting of soda‐lime glass powder. International Journal of Applied Ceramics Technology. 2015;12(1):53–61. DOI:10.1111/IJAC.12338.
DATSIOU K. C., E. SALEH, F. SPIRRETT, R. GOODRIDGE, I. ASHCROFT, D. EUSTICE. Additive manufacturing of glass with laser powder bed fusion. Journal of the American Ceramic Society. 2019; 102: 4410– 4414. DOI: 10.1111/jace.16440.
LOU J., H. PAN, E. C. KINZEL. Additive Manufacturing of Glass, Journal of Manufacturing Science and Engineering. December 2014, 136(6): 061024. doi: https://doi.org/10.1115/1.4028531
LEI J., Y. HONG, Q. ZHANG, F. PENG, H. XIAO. Additive Manufacturing of Fused Silica Glass Using Direct Laser Melting. AW3I.4. 2019; 10.1364/CLEO_AT.2019.AW3I.4.
SALEH, B. E. A., M. C. TEICH. Základy fotoniky I, II,III,IV MATFYZPRESS, Praha, 1994-95.
HECHT E., A. ZAJAC. Optics, Addison-Wesley Publishing Company, 2003.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.