Výzkum mechanických vlastností polymerních materiálů na bázi PLA vyrobených aditivní technologií

Bc. Martin Zeman

Master's thesis

Research on mechanical properties of polymeric materials based on PLA produced by additive technology

Abstract:

Diplomová práce se zabývá výzkumem mechanických vlastností vzorků vyrobených z PLA pomocí 3D tisku s využitím technologie FDM. Cílem práce bylo zkoumat vliv různých typů výplní a plniv na mechanické vlastnosti těchto vzorků. Konkrétně bylo provedeno srovnání čistého PLA s materiály obsahujícími bambusové a korkové plnivo, a to ve spojení s běžně používanými typy výplní, jako jsou honeycomb, gyroid a grid. Teoretická část práce se věnuje problematice plastů, metodám jejich zpracování, rozdělení bioplastů a používaným aditivům. Následně je popsána historie a využití aditivního výrobního procesu v různých odvětví. Jsou zde rovněž detailně popsány jednotlivé kroky procesu 3D tisku a představeny hlavní typy 3D tiskáren, jako je FDM a SLA. Praktická část práce se soustředí na provádění experimentálního výzkumu mechanických vlastností vzorků vyrobených z bioplastu PLA. Zkušební vzorky byly vytvořeny prostřednictvím technologie FDM. Každý vzorek byl tisknut s použitím různých plniv a výplní. Následně byly vzorky váženy a podrobeny mechanickým zkouškám pro stanovení pevnostních charakteristik a tvrdosti. Poté byly vzorky upraveny a podrobeny analýze lomové plochy za pomoci skenovacího elektronového mikroskopu. Na základě naměřených dat bylo možné provést srovnání jednotlivých typů výplní a plniv.

Abstract:

The thesis focuses on the research of mechanical properties of samples made of PLA by 3D printing using FDM technology. The objective of this work was to investigate the effect of different types of fillers and infills on the mechanical properties of these specimens. Specifically, a comparison of pure PLA with materials containing bamboo and cork fillers was performed in conjunction with commonly used infills types such as honeycomb, gyroid and grid. The theoretical part of the thesis is devoted to the problem of plastics, methods of their processing, classification of bioplastics and used additives. The history and use of the additive manufacturing process in various industries is then described. It also details the steps of the 3D printing process and introduces the main types of 3D printers such as FDM and SLA. The practical part of this thesis focuses on conducting experimental research on the mechanical properties of samples made from PLA bioplastic. The test samples were created using FDM technology. Each sample was printed using different fillers and infills. Subsequently, the samples were weighed and subjected to mechanical tests to determine strength characteristics and hardness. The samples were then processed and subjected to fracture surface analysis using a scanning electron microscope. On the basis of the measured data, it was possible to compare the different types of fillers and infills.

Keywords

filament, mechanické vlastnosti, polymery, testování, trendy, 3D tisk

Keywords

3D printing, filament, mechanical properties, polymers, testing, trends

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2024
• Supervisor: prof. Ing. Miroslav Müller, Ph.D.
• Reader: Petr Valášek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Master programme:
Maintenance engineering