Vývoj skenovací strategie laseru pro výrobu mikro-prutové struktury technologií SLM
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Aditivní technologie (AT) je čím dál více využívána k návrhu unikátních dílů, a to především díky možnosti vyrábět tvarově složité prvky jako jsou např. mikro-prutové struktury. To nicméně zahrnuje i nutnost modifikace procesních parametrů případně výrobní strategie dané AT, která je obvykle nastavena na výrobu objemové geometrie. Použitím vzorků odpovídajících geometrií mikro-prutovým strukturám byly naměřeny přesné vstupní hodnoty, které byly využity pro návrh procesu výroby SLM (Selective Laser Melting) pomocí contour strategie. Díky tomu byly vyrobeny vertikální a skloněné (35,26°) pruty s nízkou porozitou (do 0,2 %), drsností povrchu a vysokou rozměrovou přesností. Porozita byla měřena na µCT, drsnost povrchu a rozměrová přesnost byla měřena na STL datech. Z výsledků vyplývá, že pokud jsou správně nastaveny parametry SLM procesu, je možné vyrobit pruty s nízkou porozitou a drsností povrchu při použití různých kombinací výkonu laseru a skenovací rychlosti. Uvedené poznatky byly použity při tvorbě skriptu, který umožní výběr vhodných procesních parametrů pro výrobu mikro-prutových struktur.
Additive technology (AT) is increasingly used to design unique parts, mainly due to the ability to produce complex structures such as lattice structures. However, this also includes the need to modify the process parameters or the production strategy of the AT, which is usually set to produce volume geometry. Using samples corresponding to the geometries of the lattice structures, the exact input values were measured, which were used to design the SLM (Selective laser melting) production process using a contour strategy. Thanks to this, vertical and angled (35.26°) struts with low porosity (up to 0.2 %), low surface roughness and high dimensional accuracy were produced. Porosity was measured on µCT, surface roughness and dimensional accuracy were measured on STL data. The results show that if the parameters of the SLM process are set correctly, it is possible to produce struts with low porosity and surface roughness using different combinations of laser power and scanning speed. The above findings were used in the creation of script that allow the selection of suitable process parameters to produce lattice structures.
Additive technology (AT) is increasingly used to design unique parts, mainly due to the ability to produce complex structures such as lattice structures. However, this also includes the need to modify the process parameters or the production strategy of the AT, which is usually set to produce volume geometry. Using samples corresponding to the geometries of the lattice structures, the exact input values were measured, which were used to design the SLM (Selective laser melting) production process using a contour strategy. Thanks to this, vertical and angled (35.26°) struts with low porosity (up to 0.2 %), low surface roughness and high dimensional accuracy were produced. Porosity was measured on µCT, surface roughness and dimensional accuracy were measured on STL data. The results show that if the parameters of the SLM process are set correctly, it is possible to produce struts with low porosity and surface roughness using different combinations of laser power and scanning speed. The above findings were used in the creation of script that allow the selection of suitable process parameters to produce lattice structures.
Description
Citation
JAROŠ, J. Vývoj skenovací strategie laseru pro výrobu mikro-prutové struktury technologií SLM [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční inženýrství
Comittee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. David Paloušek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
Ing. Bronislav Růžička, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skuhravý (člen)
Date of acceptance
2020-07-21
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a zodpověděl otázky oponenta.
Oponent dotaz 1: Z rešeršní části práce vychází, že různé vědecké skupiny ve svých experimentech používají rozdílnou výšku/tloušťku vrstvy. Z jakého důvodu byla v diplomové práci zvolena tloušťka vrstvy 50 um? Zodpovězeno
Oponent dotaz 2: Dá se porozita u aditivně vyrobených kovových materiálů eliminovat i jinak než jen optimalizací procesních parametrů? Zodpovězeno
Oponent dotaz 3: Je definována optimální povrchová drsnost pro mikroprutové struktury? Zodpovězeno
Oponent dotaz 4: V závěru práce je uvažováno několik dalších kroků, které budou ve vývoji následovat. Je uvažováno zaměřit se na zlepšení povrchové drsnosti a na ověření stability chemického složení vytisknutého materiálu (vzhledem k popsaným fenoménům např. odpařování materiálu)? Zodpovězeno
Prof. Hartl: byly v práci použity nějaké teorie nebo vše v práci bylo postaveno na experimentech? Zodpovězeno
Prof. Hartl: proč jsou u prutů malého průměru mechanické vlastnosti závislé na průřezu součásti? Částečně zodpovězeno
Doc. Horák: Je plánováno do budoucna hledání nějakých obecných vztahů či závislosti na základě experimentů? Zodpovězeno
Doc. Maňas: V čem spočívá vývoj skenovací strategie, který je zmíněn v názvu práce? Částečně zodpovězeno
Doc. Paloušek: Proč vzniká porozita u nízké resp. vysoké energie? Zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení