Porovnání vlivu struktury a typu materiálu na balistickou odolnost 3D tištěných materiálů

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá porovnáním vlivu vnitřní struktury a typu materiálu na balistickou odolnost vzorků zhotovených pomocí 3D tisku. Cílem bylo experimentálně ověřit, jak různé kombinace materiálů a vnitřních geometrií ovlivňují schopnost zastavit střelu a absorbovat její energii. Výsledky cílí na případné praktické využití v oblasti balistické ochrany. Vzorky byly navrženy na základě teoretické analýzy vlastností materiálů a struktur, následně byly vytištěny technologiemi FDM a SLA. Zhotovené vzorky byly testovány na balistické lince při použití střeliva ráže .22 LR. Výsledky byly vyhodnoceny s ohledem na míru poškození, průnik střely a absorpci energie. Z experimentů vyplynulo, že na balistickou odolnost má zásadní vliv jak použitý materiál, tak vnitřní geometrie. Struktury typu Tubulane a Schwarz-D gradient prokázaly schopnost zpomalit či zastavit střelu díky řízené deformaci a lepšímu rozložení napětí. Naopak celistvé vzorky bez vnitřní struktury vykazovaly nekontrolované tříštění a menší schopnost pohlcovat energii. Výsledky potvrzují potenciál 3D tisku pro výrobu lehkých a funkčně optimalizovaných prvků pro balistickou ochranu. Poznatky mohou být využity při vývoji výplní bezpečnostních dveří, osobních ochranných prostředků či jiných ochranných balistických prvků. Pro podrobnější závěry je však zapotřebí dalšího výzkumu s větším počtem testovaných vzorků a s využitím dalších technologií tisku, jako je SLS nebo SLM.

This bachelor thesis focuses on comparing the influence of internal structure and material type on the ballistic resistance of samples produced using 3D printing. The aim was to experimentally evaluate how different combinations of materials and internal geometries affect the ability to stop a projectile and absorb its energy. The results are intended to assess the potential for practical use in the field of ballistic protection. The samples were designed based on a theoretical analysis of material and structural properties, then fabricated using FDM and SLA technologies. The printed samples were tested on a ballistic range using .22 LR ammunition. The results were evaluated in terms of damage extent, projectile penetration, and energy absorption. The experiments showed that ballistic resistance is significantly influenced by both the material used and the internal geometry. Structures such as Tubulane and Schwarz-D gradient demonstrated the ability to slow down or stop the projectile through controlled deformation and improved stress distribution. In contrast, solid samples without internal structures exhibited uncontrolled fragmentation and lower energy absorption. The findings confirm the potential of 3D printing for producing lightweight and functionally optimized elements for ballistic protection. These insights may be applied in the development of safety door infills, personal protective equipment, or other ballistic shielding components. However, further research with a larger number of tested samples and the use of additional printing technologies such as SLS or SLM is necessary for more comprehensive conclusions.