Návrh auxetických struktur pro 3D tisk

Abstract

Chování, kdy se materiál při tahovém zatížení v jednom směru roztáhne i ve směru kolmém, se nazývá auxetické a je spojováno např. se zvýšenou odolností vůči průniku těles. Auxetické chování je zejména důsledkem typické geometrie vnitřní struktury, proto ho lze dosáhnout jedinečným uspořádáním prutů v mikro-prutové soustavě. Díky aditivním technologiím, jako je např. Selective Laser Melting (SLM), je možné takto komplexní geometrii vyrobit. Tato bakalářská práce se zabývá návrhem prostorové mikro-prutové struktury, která bude vykazovat auxetické chování a bude vyrobitelná metodou SLM. Na základě rozsáhlé rešerše týkající se tématu 2D i 3D auxetických struktur byl navržen nový typ auxetické struktury. Vyrobitelnost byla ověřena zhotovením několika vzorků v různých rozměrových konfiguracích. Auxetické chování a mechanické vlastnosti byly následně otestovány prostřednictvím pádového testu. Jeho vyhodnocením bylo možné určit vliv rozměrových parametrů na celkové chování struktury.

Behavior in which the material expands in one direction and in a perpendicular direction under tensile loading is called auxetic and is associated, e. g. with increased indentation resistance. Auxetic behavior is mainly due to the typical geometry of the internal structure. Therefore, it can be achieved by a unique arrangement of inner micro-lattice structure. Through additive technologies such as Selective Laser Melting (SLM), it is possible to manufacture such complex geometry. This bachelor thesis deals with the design of a spatial micro-lattice structure that will exhibit auxetic behavior and can be made by the SLM method. Based on an extensive research on the topic of 2D and 3D auxetic structures, a new type of auxetic structure was designed. The manufacturability was verified by making several samples in different dimensional configurations. Auxeticity and mechanical properties were subsequently tested using a drop test. By evaluating it, it was possible to determine the influence of dimensional parameters on the overall behavior of the structure.