Případová studie: Tisk uzavřeného oběžného kola bez podpůrných prvků (návrh a realizace)

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem a výrobou uzavřeného oběžného kola pomocí technologie SLM/LPBF bez použití podpůrných prvků ve vnitřních proudových kanálech. V rešeršní části je zpracován současný stav poznání v oblasti výroby uzavřených oběžných kol, a to jak konvenčními technologiemi, tak metodami aditivní výroby kovů. Praktická část práce je zaměřena na tvorbu vlastního 3D modelu oběžného kola, jeho konstrukční přizpůsobení požadavkům bezpodpůrného tisku a přípravu pro výrobu z korozivzdorné oceli 316L na zařízení Renishaw AM400. Součástí práce je také návrh vhodného postprocessingu zahrnujícího tepelné zpracování, HIP, odstranění podpůrných struktur, dokončovací obrábění a úpravu vnitřních kanálů technologií AFM. V závěrečné části je provedena technicko-ekonomická analýza výroby, včetně odhadu nákladů na malosériovou výrobu. Výsledkem práce je návrh technologického postupu výroby uzavřeného oběžného kola, který kombinuje výhody aditivní výroby s následnými dokončovacími operacemi za účelem dosažení požadované kvality.

This master’s thesis deals with the design and manufacturing of a closed impeller using SLM/LPBF technology without the use of support structures in the internal flow channels. The theoretical part presents the current state of knowledge in the field of closed impeller manufacturing, covering both conventional manufacturing technologies and metal additive manufacturing methods. The practical part focuses on the creation of an original 3D model of the impeller, its design adaptation to the requirements of support-free printing, and its preparation for manufacturing from 316L stainless steel on a Renishaw AM400 system. The thesis also includes the design of a suitable post-processing procedure, including heat treatment, HIP, removal of support structures, finishing machining, and the treatment of internal channels using AFM technology. The final part presents a techno-economic analysis of the manufacturing process, including an estimation of the costs for small-batch production. The outcome of the thesis is a proposed technological procedure for manufacturing a closed impeller, combining the advantages of additive manufacturing with subsequent finishing operations in order to achieve the required quality.