Erosion Resistance of 3D Printed Materials

Vinay Badenahalli Ningaraja

Master's thesis

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá dezintegrací 3D tištěných materiálů AISI 316L a litých materiálů AISI 316L pomocí technologie Pulsating Water Jet. Ultrazvukem vyráběné pulzující vodní paprsky jsou široce používány v testech odolnosti proti erozi, což z nich dělá ideální metodu pro tento experiment. Primárním cílem této studie je najít vhodný materiál pro odolnost proti erozi, který odolá vysokorychlostním kapkám vody nebo abrazivním částicím v drsném prostředí. V této studii byl experiment proveden s použitím dvou typů materiálů, 3D tištěného AISI 316L a litého AISI 316L, a zahrnoval vystavení materiálů pulsujícím vodním paprskům různých frekvencí (f = 20 kHz a 40 kHz) a expozičních časů (t = 0 až 10 sekund, v 0,5sekundových intervalech). Po experimentu byla měřena hloubka rozpadu materiálů pomocí 3D optické mikroskopie Alicona. Výsledky experimentu ukázaly, že se zvýšenou dobou expozice bylo dosaženo vyšší hloubky rozpadu v důsledku zvýšeného počtu dopadů. Porovnává také odolnost proti erozi 3D tištěného AISI 316L a litého AISI 316L a poskytuje pohled na faktory, které přispívají k rozdílům mezi těmito dvěma. Studie dochází k závěru, že 3D tištěný AISI 316L je vhodnější materiál pro odolnost proti erozi vodními kapkami a jeho potenciální aplikace v různých průmyslových oblastech.

Abstract:

This diploma thesis investigates the disintegration of 3D printed AISI 316L and casted AISI 316L materials using Pulsating Water Jet technology. Ultrasonically produced pulsating water jets are widely used in erosion resistance tests, making it an ideal method for this experiment. The primary objective of this study is to find a suitable material for erosion resistance that can withstand high-speed water droplets or abrasive particles in harsh environments. In the present study the experiment was conducted using two types of materials, 3D printed AISI 316L and casted AISI 316L, and involved exposing the materials to pulsating water jets of varying frequencies (f = 20 kHz and 40 kHz) and exposure times (t = 0 to 10 seconds, in 0.5-second intervals). After the experiment, the disintegration depth of the materials was measured using Alicona 3D optical microscopy. The results of the experiment showed that with increased exposure time, higher disintegration depth was achieved due to increased number of impingements. It also compares the erosion resistance of 3D printed AISI 316L and Casted AISI 316L and provides insights into the factors that contribute to the differences between the two. The study concludes that 3D printed AISI 316L is a more suitable material for resistance against water droplet erosion its potential applications in various industrial fields.

Keywords

Odstup od erodování, 3D tisknutý materiál AISI 316L, Litý materiál AISI 316L, ultrazvukový pulzující vodní paprsek, eroze vodními kapkami.

Keywords

Erosion Resistance, 3D printed AISI 316L, Casted AISI 316L, ultrasonic pulsating water jet, water droplet erosion.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2023
• Supervisor: Akash Nag
• Reader: Jan Jansa

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme:
Strojírenská technologie