Optimalizace procesu 3D tisku pro minimalizaci zbytkových napětí

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23210%2F25%3A43977763" target="_blank" >RIV/49777513:23210/25:43977763 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Optimalizace procesu 3D tisku pro minimalizaci zbytkových napětí

Popis výsledku v původním jazyce

Technologie je zaměřena na optimalizaci procesních parametrů 3D tisku pro snížení tahových zbytkových napětí tištěných dílů v průběhu vlastní výroby bez potřeby dodatečného tepleného zpracování. Technologie byla ověřena při 3D tisku a analýze zkušebních vzorků a následnou mechanickou (cyklickou) zkouškou pro únavovou životnost. Na tištěných vzorcích definovaného tvaru byla provedena analýza zbytkového napětí pomocí dvou různých technologií (RTG a odvrtávání), a to v místě povrchu i pod povrchem do hloubky 1 mm. Vzorky tištěné standardními parametry vykazovaly vyšší zbytková napětí v místě blízko u stavěcí platformy, která mohou vést k deformacím způsobující rozměrovou nepřesnost a zvyšující pravděpodobnost inicializaci trhlin a jejich šíření. Optimalizací procesních parametrů došlo ke snížení zbytkových tahových napětí, které vede ke zvýšení spolehlivosti tištěných dílů a snížení nutnosti postprocesingu a nákladů. Následně byla technologie s optimalizovanými parametry ověřena na tisku cyklických vzorků, které byly poté bez dodatečného tepelného zpracování, podrobeny mechanické zkoušce na únavovou životnost. Vzorky tištěné optimalizovanými parametry dosáhly výrazně vyšší únavové životnosti (o 90 %) než vzorky tištěné standardními parametry, což vede ke zvýšení celkových užitných vlastností a životnosti tištěných dílů, snížení zmetkovitosti a snížení nákladů spojených s tepelným zpracováním (o 100%).Technologie byla dále ověřena na funkčním vzorku s potenciálem pro implementaci do praxe.

Název v anglickém jazyce

Optimizing the 3D printing process to minimize residual stresses

Popis výsledku anglicky

The technology is focused on optimizing the process parameters of 3D printing to reduce the tensile residual stresses of printed parts during their own production without the need for additional heat treatment. The technology was verified during 3D printing and analysis of test samples and subsequent mechanical (cyclic) testing for fatigue life. Residual stress analysis was performed on printed samples of a defined shape using two different technologies, both at the surface and below the surface to a depth of 1 mm. Samples printed with standard parameters showed higher residual stresses in the area close to the build platform, which can lead to deformations causing dimensional inaccuracy and increasing the likelihood of crack initiation and propagation. Optimization of the process parameters resulted in a reduction of residual tensile stresses, which leads to increased reliability of printed parts and reduced need for post-processing and costs. Subsequently, the technology with optimized parameters was verified by printing cyclic samples, which were then subjected to mechanical fatigue life testing without additional heat treatment. Samples printed with optimized parameters achieved significantly higher fatigue life than samples printed with standard parameters, which leads to an increase in the overall useful properties and life of printed parts, a decrease in scrap rates, and a reduction in costs associated with heat treatment. The technology was further verified on a functional sample with potential for implementation into practice.

Druh

Z_tech - Ověřená technologie

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

<a href="/cs/project/TQ03000457" target="_blank" >TQ03000457: Aplikovaný výzkum procesních parametrů 3D tisku nástrojové oceli pro minimalizaci zbytkových napětí</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Interní identifikační kód produktu

OT006/2025/21200

Číselná identifikace

OT006/2025/21200

Technické parametry

Ověřená technologie stanovuje optimalizované procesní parametry 3D tisku nástrojové oceli pro snížení zbytkových tahových napětí a zvýšení rozměrové stability dílů. Byla ověřena tiskem a analýzou zkušebních vzorků s měřením napětí na povrchu i pod povrchem. Výsledkem je stabilní tiskový proces bez nutnosti dodatečného tepelného zpracování, vedoucí k vyšší přesnosti, spolehlivosti a únavové životnosti dílů. Technologie je připravena k přímému využití na standardních zařízeních pro 3D tisk kovů. Smlouva o využití výsledku ze dne 27.01.2026. Innomia a.s. IČO:27498409, Západočeská univerzita v Plzni, IČO: 497 77 513, České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, IČO 68407700.

Ekonomické parametry

Zavedení technologie umožňuje snížení výrobních a provozních nákladů při 3D tisku dílů z nástrojové oceli díky odstranění potřeby tepelného zpracování a úsporám času i energie. Optimalizovaný proces zvyšuje přesnost, snižuje zmetkovitost a zlepšuje využití materiálu i výrobních kapacit. Implementace v praxi přináší vyšší produktivitu a nižší náklady bez nutnosti dodatečných investic do zařízení.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

49777513

Název vlastníka

Západočeská univerzita v Plzni

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—