Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

3D Printing Using Fused Deposition Modeling in the Injection Moulding Technology

Mateusz Maciej Gaździński

Abstract

Main aim of the thesis titled „3D Printing Using Fused Deposition Modeling in the Injection Moulding Technology” was to determine whether three dimensional printing in FDM technology could be used with injection moulding machines. Emphasis was placed on printable forming inserts. Such realisations are present on the market, but were not achived using FDM technology, which is mainly used by hobbyists, but there are large, industrial FDM printers aviliable Theoretical part of this thesis is focused on showing the basics of the 3D Printing as a process and explaining some of the most commonly used names and acronyms used in the community. Practical part included designing forming inserts using CAD, realisation of 3D printing of these parts with different materials and finally placing the forming inserts within an injection moulding machine for checking whether have satisfying mechanical parameters for usage in injetion moudling process. After designing, the inserts were printed on two machines – Chinese, heavily modified Creality Ender 3, and Polish Zortrax M200. Materials tested for for this application were: PLA, PETG, ABS and PA12. After manufacturing, inserts were mounted on Ponar Żywiec UT.90.T machine. Testing each pair of inserts was carried up to the state of destruction, or to the state when deformation of the inserts was visible and could affect the manufacturing process. Then, the deformation, quality of the moulded piece and cycle count were taken to analisys. After consideration, the conclusions were made on using each of the materials in injection moulding process. Injections were made with Kraiburg TPE material, becouse of it’s low injection temperature. The most durable inserts were manufactured from the PA12, which suffered minor geometrical deformations after 5 cycles. The worst effect were achive by using PLA, which was cempletely destroyed after the firts cycle. Other two materials, which were used for printing the insterts were in greater part destroyed, so their parameters were not satisfying. Except material analysys, the conlusions were made about conditions which injection moulded material must meet for usage with printed forming inserts. Taken to consideration were desing changes, which could help with achieving more durable printed insertions. Becouse of lack of technical capabilities to print with PEEK material, it was compared using technical data taken from TDS (Technical Data Sheet) provided by it’s manufacturer, to technical data of the PA12, which achived the greatest durability. After this comparison, usage of this material in the injection moulding process were considered, and proposed as an option.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Mateusz Maciej Gaździński (FPE) Mateusz Maciej Gaździński,, Faculty of Production Engineering (FPE)
Title in Polish
Zastosowanie druku 3D FDM w procesie wtryskiwania tworzyw polimerowych
Supervisor
Adrian Lewandowski (FPE/IoMP) Adrian Lewandowski,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE)
Certifying unit
Faculty of Production Engineering (FPE)
Affiliation unit
The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
07-11-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Jacek Garbarski (FPE/IoMP) Jacek Garbarski,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE) Adrian Lewandowski (FPE/IoMP) Adrian Lewandowski,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE)
Keywords in Polish
druk 3D, formowanie wtryskowe, wtrysk, 3D, FDM, drukowanie przestrzenne
Keywords in English
3D printing, injection moulding, injection, 3D, FDM, three-dimensional, three-dimensional printing
Abstract in Polish
Praca dyplomowa pod tytułem „Zastosowanie druku 3D w technologii FDM w procesie wtryskiwania tworzyw polimerowych” polegała na określeniu jakie miejsce w procesie wtryskiwania może zająć druk 3D. W pracy nacisk położony został na wykonanie drukowanych wkładek formujących, umieszczanych w przystosowanej do tego celu formie wtryskowej. Tego typu rozwiązania już pojawiły się na rynku, jednak nie wykorzystywano w nich technologii FDM, która jest domeną głownie sektora hobbystycznego, ale istnieją przemysłowe drukarki działające w tej technologii. Część teoretyczna pracy skupiona jest na przedstawieniu pewnych podstaw procesu druku 3D, samego procesu oraz pewnego specyficznego słownictwa, które wykorzystywane jest w środowisku związanym z drukiem 3D. Praktyczna część pracy obejmowała zaprojektowanie wkładek formujących o określonej geometrii, realizację wydruku 3D w technologii FDM z różnych materiałów dostępnych na rynku oraz zamontowanie wkładek w przystosowanej do tego celu formie wtryskowej. Celem pracy było sprawdzenie, czy wydruki 3D posiadają odpowiednie właściwości by móc spełnić swoją rolę w procesie formowania wtryskowego. Po zaprojektowaniu wkładek zostały one wydrukowane na dwóch drukarkach – zmodyfikowanej, chińskiej Creality Ender 3 oraz polskiej Zortrax M200. Badania tworzyw wykorzystywanych do druku obejmowały materiały: PLA, PETG, ABS oraz PA12. Po wydruku wkładki zostały zamontowane w przystosowanej do tego celu formie wtryskowej na wtryskarce Ponar Żywiec UT.90.T. Testy obejmowały wykonanie tylu cykli trysku, by wkładki uległy deformacjom lub pełnemu zniszczeniu. Następnie ocenie podlegały deformacje wkładek, jakość wyprasek oraz ilość cykli do zużycia elementów drukowanych. Na podstawie ocen oraz obserwacji przedstawione zostały wnioski na temat wykorzystania poszczególnych materiałów w procesie wtryskiwania tworzyw polimerowych. Wtrysk prowadzony był na materiale firmy Kraiburg TPE, ze względu na jego niską temperaturę wtrysku. Największą wytrzymałością charakteryzowały się wkładki wykonane z PA12 - niewielkie zmiany geometrii po pięciu cyklach wtrysku trybie ręcznym, najmniejszą z PLA – zniszczenie wkładki już po pierwszym cyklu trysku trybie ręcznym. Pozostałe dwa tworzywa, których użyto do wytworzenia wkładek również nie spełniły dobrze swojej roli, ulegając zniszczeniu w znacznej części. Oprócz analizy tworzyw, które mogą zostać wykorzystane do produkcji elementów formujących, przedstawione zostały również warunki, które powinno spełniać tworzywo, w celu wykorzystania go z drukowanymi elementami formującymi. Analizie zostały również poddane możliwe zmiany konstrukcyjne wkładek nie obejmujące zmiany materiału. Ze względu na brak możliwości przeprowadzenia wydruku z materiału PEEK, został on porównany pod względem technicznym, na podstawie informacji producenta z materiałem PA12, oraz została zaproponowana możliwość jego zastosowania w procesie formowania wtryskowego.
File
  • File: 1
    druk3D_FDM_we_wtryskiwaniu_Gazdzinski_10_10.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31907

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTae7be26e079b47b5b331997c5fa0d413/
URN
urn:pw-repo:WUTae7be26e079b47b5b331997c5fa0d413

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page