Aditivní technologie (FSI-ZAT-A)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚK všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:
Absolventi budou schopni navrhnout, zpracovat a vyrobit díl pomocí aditivní výroby. Porozumí konstrukčním pravidlům, výrobním limitům a využití netradičních konstrukčních prvků jako jsou struktury.
Výstupy studia a kompetence:
Schopnost navrhovat a realizovat díly pro aditivní výrobu.
Znalost metod přípravy výrobních dat pro aditivní výrobu.
Znalost simulačních softwarových nástrojů pro ověření vyrobitelnosti.
Schopnost analyzovat výrobní problémy a vady.
Schopnost předcházet výrobním vadám vhodnou konstrukcí.
Znalost principů aditivních technologií na inženýrské úrovni.
Prerekvizity:

Předpokládají se znalosti z oblasti CAD systémů (CATIA, Creo Parametric, Rhinoceros, Inventor), základů materiálových věd, pevnosti pružnosti, inženýrských výpočtů pomocí metody konečných prvků (ANSYS).
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty s progresivní oblastí aditivní výroby kovových, plastových a stavebních výrobků. Studenti získají praktické zkušenosti se simulací výroby a přípravou dat pro 3D tisk. Pozornost je věnována pochopení konstrukčních pravidel, technologických limitů a produkčního řetězce aditivní výroby. Předmět integruje znalosti získané v předmětech zaměřených na materiálové vědy, CAD modelování, MKP a simulace a konstruování strojů a mechanismů.
Metody vyučování:
Přednášky, cvičení, laboratoře, samostudium.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínky udělení zápočtu: prezentace výsledků dosažených v laboratorních cvičeních (max. 60 bodů).
Podmínky získání zkoušky:
- absolvování teoretického testu (max. 40 bodů),
- celkem je možno získat až 100 bodů,
- výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních a laboratorních cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  8 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  8 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  8 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška - Úvod do problematiky aditivní výroby – historie, princip, normy.
- Proces aditivní výroby a jednotlivé technologie – kovy, plasty, stavební materiály.
- Konstrukční pravidla pro AM díly.
- Aditivní výroba kovových dílů – produkční řetězec, materiál, kontrola výroby, fyzikální podstata, disipace energie, podpory
- Aditivní výroba kovových dílů - výrobní vady, post-processing, vlastnosti materiálů, vliv orientace.
- Aditivní výroba plastových dílů – technologie a fyzikální podstata, materiály, dimenzování, rozdíly v technologiích, vhodnost použití, výrobní vady, mechanické vlastnosti.
- Nekonvenční strukturní AM prvky – periodické minimální plochy, prutové struktury, mřížkové struktury, mechanické vlastnosti, dynamické vlastnosti, výrobní limity.
- Případové studie, příklady z praxe, smysluplné využití AM, dopad na ekonomiku.
    Laboratorní cvičení - Aditivní výroba tahových vzorků technologií FDM a SLA
- Vyhodnocení a analýza mechanických vlastností vzorků
- Realizace polymerního dílu technologií FDM a SLA
- Ověření mechanických vlastností dílu pomocí posuvného standu
- Představení laboratoře pro aditivní výrobu z kovů
- Post-processing aditivně vyráběných kovových dílů
- 3D digitalizace vyrobeného dílu, vyhodnocení hmotnosti a relativní hustoty
- Komparace geometrických odchylek výrobku a CAD modelu
    Cvičení s počítačovou podporou - Příprava dat na plastový 3D tisk
- Základní zpracování polygonálních dat
- Podpory a generování výrobních dat
- Konstrukční pravidla pro navrhování aditivně vyráběných dílů
- Tvarová optimalizace dílu
- Simulace procesu aditivní výroby
- Predikce deformací na konkrétní vyráběné součásti
- Porovnání výrobních odchylek reálné součásti a simulace
Literatura - základní:
1. ELLIOTT, Amy. Additive Manufacturing for Designers - A Primer. SAE International. 2019. Dostupné z: https://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpAMDAP003/additive-manufacturing/additive-manufacturing
Literatura - doporučená:
1. GEBHARDT, A., KESSLER, J., THURN, L. 3D Printing - Understanding Additive Manufacturing (2nd Edition). Hanser Publishers. 2019. Dostupné z: https://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpDPUAME04/printing-understanding/printing-understanding
2. BADIRU, A. B., VALENCIA, V., VHANCE, V., LIU, D. Additive Manufacturing Handbook - Product Development for the Defense Industry.CRC Press. 2017. Dostupné z: https://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpAMHPDDI1/additive-manufacturing/additive-manufacturing
3. KLOSKI, Liza Wallach a Nick KLOSKI. Začínáme s 3D tiskem. Brno: Computer Press, 2017. ISBN 978-802-5148-761.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-PDS-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z
N-ENG-A prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z
N-KSI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z
N-ENG-Z příjezd na krátkodobý studijní pobyt --- bez specializace -- zá,zk 4 Doporučený kurs 2 1 Z