Vliv perimetrů na mechanické vlastnosti plastových 3D tištěných dílů

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou plastového 3D tisku, konkrétně metody FDM. Cílem práce je zjistit vliv množství perimetrů na mechanické vlastnosti 3D tištěného dílu. Teoretická část se zaměřuje na vývoj aditivních technologií s důrazem na FDM 3D tisk a jeho historii. Dále se porovnává rozšířenost a využití 3D tisku v roce 2015 a v roce 2020. Následně se v teoretické části rozebírá rozdělení FDM 3D tiskáren na kartézské, del-ta, polar a speciální typy. Součástí teoretické části jsou vlivy vybraných jednotlivých tisko-vých parametrů na mechanické vlastnosti a v závěru teoretické části je uveden vlastní prů-zkum ohledně tisku mechanicky namáhaných dílů a úpravách v programu pro přípravu tisku (ve sliceru) pro zhotovení namáhaných dílů. Experimentální část se nejprve zaměřuje na me-todiku testování, konkrétně na zkoušku tahem dle normy ČSN EN ISO 527-1. V další části je testován obecný díl (nástěnný háček), který demonstruje součást z reálného života. Je zkoumán vliv množství perimetrů na mechanické vlastnosti vzorků, které jsou tištěné z materiálu PLA a dále porovnání výsledků z tiskáren Original Prusa i3 MK3S+ a Creality Ender 3. Oba typy testovaných vzorků mají rostoucí tendenci pevnosti s přibývajícím po-čtem perimetrů. Ze zkoušky tahem byl prokázán lineárně vzrůstající trend s rostoucím po-čtem perimetrů na pevnost vzorku. U vzorků s 15% infillem (výplní) při použití 12 perime-trů byla pevnost o 87,8 % vyšší než u vzorků s 2 perimetry z tiskárny Ender 3 a o 101,4 % z tiskárny MK3S+. U vzorků se 100% infillem (výplní) při použití 12 perimetrů byla pev-nost o 5,9 % vyšší než u vzorku s 2 perimetry z tiskárny Ender 3 a o 12 % z tiskárny MK3S+. Testování obecného dílu (nástěnného háčku) ukazuje podobný lineární nárůst s přibývajícími perimetry u vzorků s 15% infillem, avšak u vzorků se 100% infillem vykazu-je nejlepší mechanickou odolnost vzorek s 8 perimetry z tiskárny MK3S+ a vzorek s 12 pe-rimetry z tiskárny Ender 3. Důvodem pro nejlepší výsledek s 8 perimetry u tiskárny MK3S+ je neschopnost tiskárny vytisknout vzorky s 10 a 12 perimetry bezchybně.

This bachelor thesis deals with the issue of plastic 3D printing, specifically with the FDM method. The aim of this thesis is to determine the effect of the number of perimeters on the mechanical properties of a 3D printed part. The theoretical part focuses on the development of additive technologies with emphasis on FDM 3D printing and its history. Furthermore, the prevalence and use of 3D printing in 2015 and 2020 is compared. Subsequently, the theoretical part discusses the division of FDM 3D printers into Cartesian, delta, polar and special types. The theoretical part includes the effects of selected individual printing pa-rameters on mechanical properties and at the end of the theoretical part is a survey on the printing of mechanically stressed parts and modifications in the program for printing prepa-ration (in a slicer) for the production of stressed parts. The experimental part first focuses on the testing methodology, specifically on the tensile test according to the standard ČSN EN ISO 527-1. In the next part, a general part (wall hook) is tested, which demonstrates a part from real life. The influence of the number of perimeters on the mechanical properties of the samples is investigated and the results from the Original Prusa i3 MK3S+ and Creal-ity Ender 3 printers are compared. Both types of tested samples have an increasing tenden-cy of strength with increasing number of perimeters. The tensile test showed a linearly in-creasing trend with increasing number of perimeters on the strength of the sample. The sample with 15 % infill (filling) using 12 perimeters was 87.8 % higher than the sample with 2 perimeters from the Ender 3 printer and 101.4 % from the MK3S+ printer. For sam-ples with 100 % infill (filling) using 12 perimeters, the strength was 5.9 % higher than for the sample with 2 perimeters from the Ender 3 printer and by 12 % from the MK3S+ print-er. Testing of the general part (wall hook) shows a similar linear increase with increasing perimeters for the 15 % infill (filling) samples, but for the 100 % infill (filling) samples, the 8 perimeter sample from the MK3S+ printer and the 12 perimeter sample from the Ender 3 printer show the best mechanical resistance.