KONSTRUKCE A VÝROBA ZAŘÍZENÍ PRO EXTRUDACI ABS A JINÝCH MATERIÁLŮ PRO 3D TISKÁRNY

Ing. Josef Vašata

Diplomová práce

Anotace:

Cílem práce je navrhnout a zkonstruovat zařízení na výrobu vlákna z termoplastického materiálu pro 3D tiskárny. V práci jsou popsány možné návrhy konstrukcí pro rozdílné typy termoplastických materiálů a různé teplotní nastavení. Výsledné zařízení disponuje snadným ovládáním a především snadným čištěním při výměně termoplastického granulátů. Navrhovaná konstrukce zařízení vychází z několika již dostupných extruderů, které se dají zakoupit na trhu. Vzhledem k preferované nízké ceně je jako šnek použit hadovitý vrták do dřeva, který je vhodnou náhradou za dražší průmyslově vyráběné šneky. Ostatní komponenty: motor, převodovka a spojka byly dodány od různých dodavatelů v ČR. Topná tělesa, byla zvolena s vyšším výkonem, tak aby bylo možné zpracovávat i materiály s vyšší teplotou tavení. Vlastní chlazení výstupního vlákna je zabezpečeno pomocí ventilátoru, který se běžně používá v počítačových skříních. Komponenty, které nemohly být zakoupeny, byly navrženy a vyrobeny na Katedře výrobních systémů a automatizace. V praktické části práce je popsán test výroby vlákna z ABS materiálu včetně odzkoušení 3D tisku na 3D tiskárně - 3D Factories. Výsledky kvality materiálu byly verifikovány mechanickou zkouškou tahem. Zde bylo provedeno porovnání s komerčně dostupným materiálem pro 3D tiskárny. Neméně významným výsledkem je možnost vyrábět vlastní typ vláken pro 3D tisk kompozity, které nelze na komerčních strojích zpracovávat. Dalším významným přínosem této práce je i finanční, kdy "komerční" vlákna z materiálu ABS jsou i desetkrát dražší.

Abstract:

The aim of my dissertation is to design and construct a device for production of filament from thermoplastic material for 3D printers. The work describes the possible construction of different types of thermoplastic materials and different temperature settings. The final device is easy to use and especially easy to clean within changing of thermoplastic granules. The proposed design of the device is based on several available extruders which can be purchased on the market. Due to preferred low price a screw was used as a serpentine drill. Other components: engine, gearbox and clutch were delivered from different suppliers from the Czech Republic. Heaters were selected with more power so that also materials with higher melting temperature may be processed. Self-cooling of output filament is ensured by a fan, which is commonly used in computers. Components which cannot be bought were designed and manufactured at the Department of manufacturing systems and automation. In the practical part of the dissertation there is described a test of filament production of ABS material including the testing of 3D printing on 3D printer 3D Factories. The results of material quality were verified by a mechanical tensile test. Then it was compared to a commercially available material for 3D printers. No less important result is the option to produce an own type of filaments for 3D printing composites which cannot be processed on commercial machines. Next important benefit of this work is financial one, where "commercial" filaments from ABS material are ten times more expensive.

Klíčová slova

3D tisk, extruder, vlákno, RepRap, ABS

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 6. 2016
• Vedoucí: Ing. Jiří Šafka, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta strojní

Magisterský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Výrobní systémy a procesy