Mechanické vlastnosti velkorozměrových 3D tištěných dílů

Práce se zaměřuje na mechanické vlastnosti polymerních vzorků v závislosti na výšce vrstvy a orientaci vůči podložce. Vzorky byly tištěny technologií Fused Deposition Modeling (FDM) na robotickém rameni KUKA KR8 R1620. Jejich tvar byl navržen tak, aby se eliminovaly koncentrace napětí vzniklé výrobou, dále byly vzorky testovány tahovou zkouškou. Nakonec proběhlo vzájemné porovnání maximální hodnoty napětí a výsledky zhodnoceny. Na závěr byly vypočteny časy tisku robotem a stolní tiskárnou. Z výsledků vyplynulo, že materiály houževnaté (PETG a CPE) mají výrazně menší únosnost, pokud jsou tištěny pomocí robotického ramene. U materiálů křehkých (PLA a NonOilen) je rozdíl menší. Vzorek lze vytisknout až 20x rychleji pomocí 2mm trysky při výšce vrstvy 1,5 mm, než na tiskárně stolní při výšce vrstvy 0,2 mm. Výsledky této práce mají sloužit jakožto referenční hodnoty pro bližší zkoumání problematiky velkorozměrného 3D tisku. Lze si z nich udělat představu o vlastnostech a chování materiálu tištěného pomocí větších trysek.
This study focuses on the mechanical properties of polymer samples printed using Fused Deposition Modeling (FDM) on a KUKA KR8 R1620 robotic arm with layer height and orientation relative to the bed as parameters. The samples were tested for tensile strength. The shape of the specimens was designed to eliminate the stress concentrations generated by the manufacturing process. The maximum stress values were compared with each other and the results were evaluated. In the end, it was evaluated how faster it is to print a sample using a 2 mm nozzle than a 0.4 mm nozzle. The results showed that the ductile materials (PETG and CPE) have significantly less load carrying capacity when printed on the robotic arm. For fragile materials (PLA and NonOilen) the difference is smaller. A sample can be printed up to 20 times faster using a 2 mm nozzle at a layer height of 1.5 mm than on a conventional printer at a layer height of 0.2 mm. The results of this work are intended to serve as a benchmark for further investigation of large-scale 3D printing. They can give a basic understanding of the properties and behaviour of materials printed using large diameter nozzles.