Master's Thesis

Design of device for automated printing plate exchange

Final Thesis 12.46 MB Appendix 2.16 MB

Author of thesis: Bc. Vít Matuš

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Pavlík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Marek, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the automated replacement of 3D printer print plates, specifically for the Prusa MK4S model. The goal was to design a device capable of performing the replacement autonomously without operator intervention. The target audience consists of small businesses and 3D printing farms, for which the device will increase production efficiency. The design must be affordable, compact, and capable of being expanded to support additional printers. Design requirements were established for the project, and force measurements were conducted to determine the necessary drive specifications. The selected concept was then refined through several iterations until reaching its final form. The resulting design is capable of autonomously removing the used print sheet from the printer and replacing it with a clean one, enabling continuous production without the need for human intervention. A cost analysis was conducted and further modifications necessary for the system’s full-scale operation were identified.

Keywords:

Automated print plate replacement, 3D printing, automatic device, 3D printing farm

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil členy komise se svou diplomovou prací. Student zodpověděl otázky oponenta. Otázky komise: -Odolnosti proti otlaku/opotřebení tištěných dílů -Jak proběhl výběr typů výměny plátů. Student bez problémů odpověděl. -Způsoby měření síly a princip měření síly v práci. Student odpověděl s drobným zaváháním.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Production Machines, Systems and Robotics

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr. (člen)
Ing. Roman Dvořák (člen)
prof. Dr. Ing. Jiří Marek, Ph.D., DBA, FEng. (předseda)
prof. Ing. Peter Demeč, CSc. (místopředseda)
Ing. Aleš Polzer, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Vlček (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Pavlík, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá návrhem zařízení pro automatizovanou výměnu tiskových plátů u 3D tiskárny. V tomto případě došlo k ideálnímu stavu, kdy se odborné téma práce protíná s koníčkem autora (3D tiskem). Tato skutečnost se velice pozitivně propisuje i do celkového zpracování.
Úvod práce je věnován důkladnému rozboru teorie související s 3D tiskem a rozsáhlé analýze současných řešení v dané problematice. Dále autor navazuje návrhem vlastních variant, které hodnotí pomocí multikriteriální metody. Na základě toho byla zvolena optimální varianta, která je dále konstrukčně rozpracována. V úvodu této části student realizoval experiment pro zjištění síly nezbytné pro odtržení magnetického tiskového plátu. Pozitivně hodnotím, že prezentuje i neúspěchy při realizaci a celé řešení neidealizuje. Práce tím dostává další rozměr a ukazuje reálný inženýrský přístup. 
Konstrukční návrhy prezentované v práci jsou detailně propracovány a doplněny potřebnými výpočty. Jelikož práce není pouze teoretická, ale zařízení bylo fyzicky realizováno, řeší autor i elektroniku celého systému včetně tvorby programů nezbytných pro jeho řízení. Samotná realizace je významným prvkem celé práce. Student do ní investoval nemalé finanční prostředky, ale především množství času potřebného pro výrobu, montáž a oživení celého projektu. Závěr práce je pak věnován cenové kalkulaci a úvahám nad návratností navrženého řešení.
Student pracoval po celou dobu samostatně, dosažené výsledky pravidelně konzultoval a v celkovém řešení je jasně patrná hluboká znalost dané problematiky. Práci považuji za vysoce kvalitně zpracovanou. Oceňuji samotnou realizaci, které student obětoval velké množství času. Práce beze zbytku splnila cíle zadání, a proto ji doporučuji k obhajobě s hodnocením A (výborně).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Marek, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá návrhem zařízení pro výměnu tiskových plátů u 3D tiskáren. Rešeršní část je velice kvalitně zpracována a nemám k ní žádnou výtku. Praktická část je takté dobře zpracována. Začíná přes definování problému a měřením síly odporu plátu při sejmutí. Zde by bylo dobré lehce zapracovat na reprezentaci výsledků. Při návrhu vlastní konstrukce ocenuji především to, že se student nebál popsat veškerý postup prototypování včetně selhání. A právě na základě těchto zkušeností dokázal navrhnout a vyrobit výsledný návrh. Ten obsahuje i programování včetně podmínky dopsání několika řádek kodu do každého tištění. Celkové náklady na výměnu jsou velice nízké, což umožňuje nasazení nejen u firem ale i v hobby prostředí. Práci doporučuji k obhajobě. 
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaký je čas výměny plátu ?
  2. Jak máte ošetřenou bezpečnost, kdy se během převozu plátu výrobek utrhne a dostane se do cesty výměníku ?
  3. S jakou životností počítáte při nasazení v dlouhodobém provoze ve 3D farmách, vzhledem k použití např. šroubů zařezávaných přímo plastu ?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová