3D tisk elektrických strojů

Abstract

Tato práce přezkoumala metody 3D tisku pro výrobu elektrických strojů se zaměřením na Selektivní Laserové Tavení (SLM), Modelování Depozice Taveniny (FDM) a 3D tisk na bázi pasty. Studie si kladla za cíl prozkoumat potenciál procesu vícemateriálové extruze pasty pro 3D tisk elektrických součástek, zejména transformátorů. Byl navržen duální extruder pro pastu, integrován s komerčním 3D tiskárnou, kalibrován a optimalizován pro tisk komponent transformátorů. Vysokofrekvenční transformátor bez jádra byl vyroben a testován, což prokázalo lineární závislost mezi sekundárním napětím a frekvencí (10 kHz až 1 MHz). Dva různé testy zatížení s odpory od 2 do 10 ohmů generovaly IV křivky, výstupní výkon a mapování účinnosti, které odhalily maximální účinnost 39% při 1200 kHz a 6 ohmech, ovlivněnou impedančními charakteristikami podobnými RLC obvodům. Tyto výsledky zdůrazňují potenciál 3D tisku na bázi pasty pro inovativní návrhy transformátorů, což naznačuje možnosti pro budoucí výzkum a praktické aplikace v elektrotechnice.

This thesis reviewed 3D printing methods for fabricating electrical machines, focusing on Selective Laser Melting, Fused Deposition Modeling, and Paste-Based 3D Printing. The study aimed to explore the potential of a multi-material paste extrusion process for 3D printing electrical components, specifically transformers. A dual-paste extruder was designed, integrated with a commercial 3D printer, calibrated, and optimized for printing transformer components. A high-frequency coreless transformer was fabricated and tested, demonstrating a linear dependency between secondary voltage and frequency (10 kHz to 1 MHz). Two different load tests with resistances from 2 to 10 ohms generated IV curves, output power, and efficiency mappings, revealing a peak efficiency of 39% at 1200 kHz and 6 ohms, influenced by impedance characteristics similar to RLC circuits. These findings highlight the potential of paste-based 3D printing for innovative transformer designs, suggesting possibilities for future research and practical applications in electrical engineering.