- Nam ené hodnoty tvrdostí oceli H13 Ě1.2344ě

Zkušební vzorky ihned po vytišt ní vykazují dle nam ených hodnot nejv tší tvrdost. Takové tvrdosti konvenčn vyrobený materiál H13 b žn nem že dosáhnout. Pokud jsou následn aditivn vyrobené vzorky vyžíhány ke snížení pnutí, tvrdost se nepatrn snižuje a tím se zvyšuje jejich houževnatost. V p ípad , že jsou tepeln zpracovány stejným zp sobem jako konvenční vzorky, popoušt ním je dosaženo p ibližn stejné tvrdosti. Z p edchozích

4 Záv r

Cílem této bakalá ské práce bylo zhodnotit p ínos aditivní výrob p i výrob metalurgického ná adí, konkrétn p i výrob tlakových licích forem pro odlévání hliníkových slitin ve ŠKODA AUTO a.s. Využitím aditivní technologie mohlo být dosaženo optimalizace chladícího účinku n kterých díl tlakových licích forem. Zárove bylo možné porovnat 3D tisk s konvenčními technologiemi p ímo v technické praxi.

Hlavní výhodou 3D tisku je možnost zhotovit tvarov komplikované díly, které žádným konvenčním zp sobem vyrobit nelze. Toho se využilo p edevším p i výrob složitých chladících kanál uvnit jader a tvarových vložek slévárenské formy. Účinn jší chlazení pak umožnilo optimalizovat kvalitu odlitku. N které tišt né díly však nem ly takový p ínos, jak se p vodn očekávalo. Velkou nevýhodou 3D tisku je jeho cena, náklady na zhotovení díl byly n kolikanásobn vyšší než u klasicky vyráb ných díl . Navíc 3D tisk neumož uje zhotovení díl na čisto, pro získání požadované p esnosti je nutné je následn ješt obráb t.

Aditivní výroba se tak ani z časového hlediska nevyrovnala konvenčním technologiím. Zdá se, že v současné dob tak jediná výhoda 3D tisku p i výrob metalurgického ná adí ve ŠKODA AUTO a.s. spočívá v možnosti vytisknout komplikované tvary, vnit ní otvory či odlehčené konstrukce.

Krom vyhodnocení p ínosu konkrétních tišt ných díl se tato práce v novala i zkoumání mechanických a dalších materiálových vlastností nástrojové oceli 1.2344, která se použila p i výrob jednoho ze sledovaných díl . V rámci testování se porovnávaly vlastnosti tohoto materiálu dle zp sobu použité technologie výroby. Byla tedy provedena tahová a rázová zkouška, chemická analýza a m ení tvrdosti, jak pro aditivn , tak konvenčn vyrobené zkušební vzorky. Z nam ených hodnot se zjistilo, že po samotném tisku dosahují t lesa velké tvrdosti, což je nejspíš dáno zakalením materiálu již b hem samotného tisku. Jsou tedy velmi k ehké a mají vysokou mez pevnosti v tahu. Po tepelném zpracování se jejich vlastnosti výrazn m ní. V rámci tahových zkoušek se blíží konvenčn vyrobeným t les m, ale z hlediska houževnatosti z stávají stále velmi k ehké. K jejich porušení tedy stačí velmi malá síla. P i výrob metalurgického ná adí je pot eba, aby díly m ly určitou pevnost a houževnatost. Tišt ná t lesa však po samotném tisku t chto hodnot nedosahují. Je tedy pot eba díly po 3D tisku tepeln zpracovat a to takovým zp sobem, aby se dosáhlo kompromisu mezi pevností a houževnatostí.

Ze sledování tišt ných díl v praxi tak plyne, že sice aditivní výroba p ináší nové možnosti v oblasti výroby slévárenských forem, ale má i mnoho nevýhod. Chování tišt ného materiálu

51 není zatím zcela p edvídatelné a je nutné počítat s mnoha faktory ovliv ující tisk. Již samotná orientace dílu b hem tisku, jeho tepelné zpracování, použitý materiálu nebo nastavení procesních parametr zcela m ní pr b h tisku, výslednou kvalitu dílu a jeho užitné vlastnosti.

52 Fabricating and Metalworking. Home - Fabricating and Metalworking [online]. Copyright

©2017 Alliance Communications, Inc. All Rights Reserved. [cit. 2017-02-23]. Dostupné z: http://www.fabricatingandmetalworking.com/2016/07/additive-manufacturing-making-sense-laser-metal-deposition-3d-printing/

[3] ČSN EN ISO 14556. Ocel - Zkouška rázem v ohybu na kyvadlovém kladivu tyčí Charpy s V-vrubem - Instrumentovaná zkušební metoda. ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT, 2001.

[4] ČSN ISO 148-1:2010. Kovové materiály - Zkouška rázem v ohybu - metodou charpy: Část 1: Zkušební metoda. 2009-11-15. Praha: Ú ad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010.

[5] DAS, S. Physical Aspects of Process Control in Selective Laser Sintering of Metals.

Advanced Engineering Materials [online]. 2003, 5(10), 701-711 [cit. 2017-01-10]. DOI:

10.1002/adem.200310099. ISSN 1438-1656. Dostupné z:

http://doi.wiley.com/10.1002/adem.200310099

[6] DONGDONG, Gu. Laser Additive Manufacturing of High-Performance Materials.

Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015. ISBN 978-3-662-46088-7.

[7] EBM Hardware - Arcam AB. Arcam AB - Additive Manufacturing for Implants and Aerospace, EBM [online]. Dostupné z: http://www.arcam.com/technology/electron-beam-melting/hardware/

[8] FISCHER, P., V. ROMANO, H.P. WEBER, N.P. KARAPATIS, E. BOILLAT a R.

GLARDON. Sintering of commercially pure titanium powder with a Nd: YAG laser source.

Acta Materialia [online]. 2003, 51(6), 1651-1662 [cit. 2016-11-20]. DOI:

10.1016/S1359-6454(02)00567-0. ISSN 13596454. Dostupné z:

http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1359645402005670

53 [9] FRÖMEL, Ji í. Optimalizace parametr výrobního procesu pro 3D tisk z kovového prášku. Liberec, 2015. Diplomová práce. Technická univerzita v Liberci. Vedoucí práce Ing.

Ji í Šafka, Ph.D.

[10] HERZOG, Dirk, Vanessa SEYDA, Eric WYCISK a Claus EMMELMANN. Additive manufacturing of metals. Acta Materialia [online]. 2016, 117, 371-392 [cit. 2017-01-05].

DOI: 10.1016/j.actamat.2016.07.019. ISSN 13596454. Dostupné z:

http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1359645416305158

[11] CHUA, Chee Kai., Kah Fai. LEONG a Chu Sing. LIM. Rapid prototyping: principles and applications. 3rd ed. New Jersey: World Scientific, c2010. ISBN 98-127-7897-7.

[12] Jet Cooling. Lethiguel Jet Cooling [online]. Dostupné z:

[13] KRAKHMALEV, P. a I. YADROITSEV. Microstructure and properties of intermetallic composite coatings fabricated by selective laser melting of Ti–SiC powder mixtures.

Intermetallics [online]. 2014, 46, 147-155 [cit. 2017-02-13]. DOI:

10.1016/j.intermet.2013.11.012. ISSN 09669795. Dostupné z:

http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0966979513003117

[14] Metal Additive Manufacturing processes. Metal Additive Manufacturing Homepage [online]. Copyright © Inovar Communications Ltd, 2 The Rural Enterprise Centre, Battlefield Enterprise Park, Shrewsbury SY1 3FE, UK [cit. 2017-02-23]. Dostupné z:

http://www.metal-am.com/introduction-to-metal-additive-manufacturing-and-3d-printing/metal-additive-manufacturing-processes/

[15] Polyjet technologie | Profesionální 3D tisk a pr myslové 3D tiskárny Stratasys - 3D tisk kovu. Profesionální 3D tisk a pr myslové 3D tiskárny Stratasys - 3D tisk kovu [online].

Taylor [cit. 2017-02-03]. Dostupné

z: http://www.insidemetaladditivemanufacturing.com/blog/-scanning-patterns-in-slm

[19] ŠKODA AUTO a.s., Mladá Boleslav, Výroba ná adí, Odd lení: PSW-P Výroba lisovacího ná adí

[20] THIJS, Lore, Frederik VERHAEGHE, Tom CRAEGHS, Jan Van HUMBEECK a Jean-Pierre KRUTH. A study of the microstructural evolution during selective laser melting of Ti–

6Al–4V. Acta Materialia [online]. 2010, 58(9), 3303-3312 [cit. 2017-04-15]. DOI:

10.1016/j.actamat.2010.02.004. ISSN 13596454. Dostupné z:

http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S135964541000090X

[21] Unikátní technologie 3D tisku písku. Nejčten jší strojírenský časopis - MM spektrum [online]. Copyright © 2017 www.mmspektrum.com [cit. 2017-03-13]. Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/clanek/unikatni-technologie-3d-tisku-pisku.html

[22] UMI FS ČVUT | Ústav materiálového inženýrství [online]. Copyright ©w [cit. 2016-12-21]. Dostupné z: http://umi.fs.cvut.cz/wp-content/uploads/2014/08/3_2__struktura-a-vlastnostni-materialu-a-jejich-zkouseni.pdf

[23] YAP, C. Y., C. K. CHUA, Z. L. DONG, Z. H. LIU, D. Q. ZHANG, L. E. LOH a S. L.

SING. Review of selective laser melting: Materials and applications. Applied Physics Reviews [online]. 2015, 2(4), 041101- [cit. 2016-12-13]. DOI: 10.1063/1.4935926. ISSN 1931-9401. Dostupné z: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4935926

[24] Žíhání ke snížení pnutí – Bodycote plc. P ední sv tový poskytovatel služeb tepelného zpracování – Bodycote plc [online]. Dostupné z: http://www.bodycote.cz/cs-CZ/services/heat-treatment/stress-relieving.aspx

P ílohy

A Barevná mapa odchylek

A.1 ROZM ROVÁ P ESNOST

I. verze vložky chlazení - p ed tepelnou úpravou

56 I. verze vložky chlazení – po tepelné úprav

57 II. verze vložky chlazení - p ed tepelnou úpravou

58 II. verze vložky chlazení - po tepelné úprav

59 Konvenčn vyrobená vložka chlazení - po tepelné úprav

62 A.2 Rovinnost základové desky

I. verze vložky chlazení - p ed a po tepelné úprav

63 II. verze vložky chlazení - p ed a po tepelné úprav

B Chemická analýza

B.1 Rentgenové spektrum

C Statická zkouška tahem - pr b h

Graf závislosti mezi nap tím a pom rným prodloužením zkušebního t lesa

0,00

Pr b h tahové zkoušky - konvenční výroba

vzorek1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

-2 0 2 4 6 8 10 12 14

Naptí [MPa]

Pom rné prodloužení [%]

Pr b h tahové zkoušky - 3D tisk - tepeln zpracováno

vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 Rm– mez pevnosti v tahu

Rp0,2 – smluvní mez kluzu

D Vrubová zkouška

D.1 Charakteristickék ivky Graf závislosti mezi sílou a pr hybem

Wiu; 3,47E-308; 0,6201

Wm– práce odpovídající maximální síle

Wiu– práce odpovídající okamžiku iniciace trhliny Wa– práce odpovídající okamžiku zastavení trhliny

Wm– práce odpovídající maximální síle

Wiu– práce odpovídající okamžiku iniciace trhliny Wa– práce odpovídající okamžiku zastavení trhliny

Pr b h rázové zkoušky - konvenční výroba

Wm– práce odpovídající maximální síle

Wiu– práce odpovídající okamžiku iniciace trhliny Wa– práce odpovídající okamžiku zastavení trhliny

Wm– práce odpovídající maximální síle

Wiu– práce odpovídající okamžiku iniciace trhliny Wa– práce odpovídající okamžiku zastavení trhliny

In document Využití technologie 3D tisku k výrob metalurgického ná adí (Page 50-69)