The influence of a recoater blade element on 3d printing using direct metal laser sintering

Práce je zaměřena na problematiku 3D tisku kovů metodou DMLS založenou na principu práškového lože. Přesně se zaměřuje na nanášení práškového lože a problémů vznikajících při tomto procesu. V rámci experimentální části byly otestovány statické a dynamické mechanické vlastnosti, přesnost a drsnost v závislosti na druhu nanášecího elementu. Poslední část byla věnována vývoji dvou-pravítkové koncepce nanášecího ramene umožňující automatickou změnu během procesu 3D tisku kovů bez nutnosti zastavení tiskové úlohy.ObhájenoThe thesis is focused on the issue of 3D metal printing by DMLS (Direct Metal Laser Sintering) based on powder bed fusion. The main goal of this thesis is focused on the powder bed application and solving trouble during the printing job. The thesis describes and compares static and dynamic mechanical properties, accuracy and roughness by the samples which are produced by different recoater elements. The highlight of the work is the recoater arm with two different recoater elements. This arm allows measuring of vibration and automatic recoater change during the job based on value of vibration

Cutting tool life when holes from Inconel 718 are machined

Tato práce se zabývá vrtáním a závitováním Inconelu 718. Nejprve bylo nutné zmapovat materiálové vlastnosti tohoto materiálu a následně bylo zapotřebí rozebrat současný stav jednotlivých technologií a používaných nástrojů včetně jejich materiálů. Po teoretické části bylo nutné vyhledané informace experimentálně ověřit. Poté byly jednotlivé nástroje otestovány a naměřené výsledky vyhodnoceny. V poslední části této práce byly výsledky porovnány s dosaženými výsledky jiných výzkumných ústavů a následně byly vyvozeny závěry.ObhájenoThis work deals with drilling and tapping from Inconel 718. First, there was necessary to map the material properties of Inconel 718 and then were analysed the existing knowledge of each technologies and using tools including their materials. Second part is aimed to experimental testing of information summarised in first part of the work. The results from the testing were processed and analysed. In the last part of the work were these results compared with other researches of other institutions and discussed

Production technology and a design of transfer ports in a cylinder of a small-volume motorcycle

Tato práce se zabývá válcem motocyklu Jawa 50 Pionýr. Na začátku práce byly zjištěny potřebné parametry válce, poté byl vytvořen 3D model motorového válce. Následně se práce zabývá konstrukčním návrhem přepouštěcích kanálů v hliníkové části válce a návrhem upínacího přípravku. Model válce obrobit v počítačové podobě v programu Catia V5R. Závěrem této práce bude samotná výroba přepouštěcích kanálů ve válci motocyklu Jawa 50.Katedra technologie obráběníObhájenoThis work deals with the cylinder of Jawa 50 Pioneer. First it was necessary to map the current state of the cylinder, determine the alloy from which the cylinder is made and create a 3D model of the engine cylinder. Subsequently, the work deals with the structural design of transfer channels in the aluminum part of the cylinder. From the proposals, the most suitable one is selected, which is subsequently machined in a computerized form in the program Catia V5R. For real machining of transfer channels, it is necessary to create constructional designs for clamping. The most suitable design is then selected and manufactured. The final part of this work is the production of the transfer channels in the cylinder of Jawa 50

Production technology and a design of transfer ports in a cylinder of a small-volume motorcycle

Tato práce se zabývá válcem motocyklu Jawa 50 Pionýr. Na začátku práce byly zjištěny potřebné parametry válce, poté byl vytvořen 3D model motorového válce. Následně se práce zabývá konstrukčním návrhem přepouštěcích kanálů v hliníkové části válce a návrhem upínacího přípravku. Model válce obrobit v počítačové podobě v programu Catia V5R. Závěrem této práce bude samotná výroba přepouštěcích kanálů ve válci motocyklu Jawa 50.Katedra technologie obráběníObhájenoThis work deals with the cylinder of Jawa 50 Pioneer. First it was necessary to map the current state of the cylinder, determine the alloy from which the cylinder is made and create a 3D model of the engine cylinder. Subsequently, the work deals with the structural design of transfer channels in the aluminum part of the cylinder. From the proposals, the most suitable one is selected, which is subsequently machined in a computerized form in the program Catia V5R. For real machining of transfer channels, it is necessary to create constructional designs for clamping. The most suitable design is then selected and manufactured. The final part of this work is the production of the transfer channels in the cylinder of Jawa 50

Uniaxial Tensile Load of Lattice Structures Produced by Metal Additive Manufacturing

Lightweight constructions are in demand for applications which require low weight accompanied by rigidity. From this perspective, lattice structures are an interesting design solution in conjunction with additive manufacturing technology. This study addresses promising lattice topologies. A range of metallic lattice structures was produced using Direct Metal Laser Sintering technology and the samples were exposed to uniaxial tensile load. During the tensile tests crack initiations and locations of the breaks were observed. The results clarify the weaknesses of the cellular lattices and reveal their maximum tensile load. First steps have been taken to meet the demand for optimized lightweight AM products

Vliv keramického nanášecího elementu na 3D tisk kovů metodou DMLS

Tento článek se zaměřuje na možné ovlivnění procesu 3D tisku kovů metodou DMLS při použití keramického nanášecího elementu. Metoda DMLS je charakteristická tím, že díl je vystavěn postupně vrstvu po vsrtvě, přičemž aplikace jednotlivých tenkých vrstev práškového lože je realizováno pomocí nanášecího ramene. V nanášecím rameni se nachází keramický břit, který zajišťuje velice kvalitní a konstantní výšku vrstvy prášku. Ovšem tento nanášecí břit určitým způsobem ovlivňuje samotný proces tisku a při jeho použití existují určitá pravidla a omezení. Experiment byl proveden na tiskárně EOS M290 s použitím kovového prášku MS1. Tato studie je především zaměřená na nejvýznamnější problém, který při použití tohoto nanášecího elementu může vznikat, a tím jsou vibrace podpěrných struktur popřípadě tištěného dílu. Studie detailně popisuje mechanismus vzniku vibrací a jejich neblahý vliv na proces tisku. Dále je vyšetřován vliv tuhosti a výšky podpory s ohledem na vznik vibrací. V neposlední řadě se zabývá vhodnou orientací dílů a podpěrných struktur s ohledem na nanášecí element.This paper deals with 3D printing of metal parts. There are many principles of 3D printing, for example, DMLS, SLS, CLADDING, etc. This paper is limited to 3D printing using DMLS (Direct Metal Laser Sintering). 3D printing using DMLS can create complex geometries that cannot be created using other metal manufacturing processes. This principle is based on sintering of metal powder in thin layers. Thin layers of powder are applied by a recoater blade. The shape of the part is sintered with a precise and high-wattage laser in this layer. The part is built layer by layer. The printer used for the experimental part of this paper was an EOS M290. The material of the recoater blade was ceramic and the powder material was MS1. There are several types of recoater blade but this article focuses on the limitations of using a ceramic blade recoater. The influence of the orientation and size of support structures depending on the recoater blade was examined. Also, the effect of the height of the support structures on their vibrations was investigated and the vibration of the support structures was described in detail. The influences and limitations of the recoater blade were investigate

The aspects of metal parts manufacturing using 3D printing

V poslední době vzbudil 3D tisk mimořádný zájem, protože je díky němu možné vytvářet složité kompaktní tvary a struktury, které není možné vyrobit žádným klasickým výrobním postupem. Aditivním technologiím se podařilo proniknout do řady odvětví, kde jsou využívány k výrobě součástí a objektů nejen z plastu, ale i např. z papíru, betonu, kompozitních materiálů nebo kovů. Takové produkty přitom vykazují stejné nebo dokonce lepší vlastnosti než by měly, pokud by byly vyrobené pomocí běžných stavebních, obráběcích nebo tvářecích technologií. Tyto technologie ale stále mají svá omezení, a tak pro každého, kdo je chce smysluplně a efektivně využívat, je nezbytný přehled o možnostech a specificích vlastního výrobního procesu a jeho produktů. Většinou přitom nejsou ani tak důležité parametry samotného výrobního procesu, jako vlastnosti výsledného produktu, především jeho cena, kvalita a čas dokončení. Tento článek se proto snaží zodpovědět některé otázky, které mohou mít potenciální zákazníci při zvažování výroby prostřednictvím 3D tisku a přiblížit jeho výhody a omezení. Speciální pozornost je zde věnována 3D tisku z kovových materiálů, jehož zvláštnosti jsou předvedeny na příkladu tisku jednoduché součásti, která byla tištěna různými způsoby, v různých počtech a velikostech. Článek uvádí experiment provedený v reálném prostředí pomocí technologie DMLS a dokumentuje, jak sledované aspekty výroby ovlivňují cenu, celkový čas tisku a kvalitu výsledné komponenty.In recent years, the 3D printing attracted an extraordinary interest thanks to its ability to create complex shapes and structures virtually unattainable using classical production processes. Additive technologies have succeeded in penetrating into a number of industry branches, which use them for production of various components and objects not only from plastic, paper or concrete, but also from composite materials or metals. Such products have the same or even better properties than their predecessors made by building, machining or forming technologies. These technologies have still some drawbacks and therefore, everybody, who intends to take full advantage of their potential, needs an insight into possibilities and specifics of the production process itself and its products. As a rule, production process parameters are not as decisive as final product characteristics, especially the price, quality and delivery date. Therefore, this article tries to answer elementary questions that customers might have when considering production using 3D printing, and to describe its specifics and possibilities. Special attention is paid to metal 3D printing, whose specifics are illustrated using the example of printing a simple component, printed in various ways, in different quantities and sizes. The article documents an experiment conducted under real conditions using DMLS technology, which shows how differences in ways of printing affect the price, the processing time, and the quality of the final component

Simulace výroby 3D tisku za využití nástrojové oceli a niklové slitiny

Direst Metal Laser Sintering (DMLS) je metoda, která staví kovové díly po vrstvách.Tavení kovového prášku laserovým paprskem je složitý fyzikálně metalurgický děj a úspěšné zvládnutí celého výrobního procesu vyžaduje náročné řízení. Z tohoto důvodu nelze zaručít vždy garantovat úspěšnost výroby. Výrobní úlohu připravuje na základě svých osobních zkušeností konstruktér a možnost ověření správného navržení tiskové úlohy by v řadě případů ušetřilo časové a peněžní náklady na výrobu. V dnešní době je na trhu řada softwarů, které nabízejí odkrytí případných chyb v návrhu tiskové úlohy. Tento článek se zaměřuje na ukázky těchto softwarů. Závěry z těchto simulací jsou užitečné jako podpora při navrhování tisku. Nicméně nedokáží úplně nahradit zkušenosti konstruktéra a reálných zkušebních tisků.The melting of metal powder by a laser beam is a complex physical metallurgical process and successful processing of the whole Metal Additive Manufacturing (MAM) procedure requires complex management. Therefore, a successful result is not guaranteed. The print job is designed based on the designer’s personal experience, and the possibility to verify the correctness of a job proposal would save time and money. This paper deals with demonstrations of print task simulations. Two competing software were used to predict the crash print job. The simulations of both SW solution did not correspond to the real printing result. Possible causes of simulation inaccuracies are listed. The results from actual simulations are useful as support for the print job designer, but they do not completely substitute for real production tests of parts

Studie směru 3D tisku a účinků tepelného zpracování na mechanické vlastnosti vysokopevnostní oceli MS1

Cílem práce je prozkoumat mechanické vlastnosti vzorků martenzitické oceli MS1 (po tisku a po TZ), vyrobené aditivní technologií. Tato ocel W- Nr. 1.2709 (DIN X3NiCoMoTi 18-9-5) vyniká vysokou pevností, vysokou lomovou houževnatostí, dobrou svařitelností a rozměrovou stabilitou při stárnutí. Přehled literatury, týkající se mechanických vlastností a fraktografie oceli MS1, ukazuje, že neexistují dostupné komplexní studie o vlivu směru stavby a tepelného zpracování na mechanické vlastnosti této oceli. Autoři se rozhodli toto opomenutí řešit a prezentovat tento zcela nový výzkum v tomto článku. Na dvou pracovištích autorů byly provedeny jednoosé tahové zkoušky. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny pomocí Grubbsova testu pro odlehlé hodnoty, a poté byla data zpracována pomocí grafů, které mají srovnávají výsledky z hlediska směru tisku, tepelného zpracování a hodnot deklarovaných výrobcem s hodnotami konvenčně vyráběné oceli. Skenovací elektronová mikroskopie byla použita pro analýzu lomových ploch. Výsledky ukázaly, že orientaci vzorků v rámci stejného TZ ovlivňovala mechanické vlastnosti.The objective of this paper is to investigate the mechanical properties of samples of MS1 Maraging Steel (untreated and heat treated), which were produced by additive technology in various orientations in the working area of the building machine. MS1 steel (European 1.2709 and German X3NiCoMoTi 18-9-5) is well known for its high strength, high fracture toughness, good weldability, and dimensional stability during aging. The literature review, related to the mechanical properties and fracture of MS1 steel, found that there are no available studies of the effects of both building direction and heat treatment on the mechanical properties of MS1 steel. The authors decided to address this omission and present this entirely new research in this article. The uniaxial tensile tests to fracture were completed at two of the authors’ workplaces. The results were statistically assessed using Grubbs’ test for outliers, and then the data were processed using box plots to be easily comparable from the point of view of print direction, heat treatment, and the values declared by the metal powder producer or in the tables (for conventionally produced steel). Scanning electron microscopy was used to analyze the fracture surfaces obtained after tensile testing cylindrical samples. The results showed that there was an impact on the mechanical properties depending on the sample orientation within the same heat treatment type; there was also significant influence of heat treatment, while the possibility of the natural aging effect on mechanical properties was also noted