Master's Thesis

Design of plastic recycling machine from 3D printers

Final Thesis 13.26 MB Appendix 3.62 MB

Author of thesis: Bc. Lukáš Bláha

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: akad. soch. Josef Sládek, ArtD.

Reviewer: Ing. David John

Abstract:

The topic of this master's thesis is an industrial design of enclosure for a local 3D printing plastic waste recycling device. The project was developed in cooperation with the Protolab additive center at VŠB-TU in Ostrava, aiming to transform the existing open structure and its components into a cohesive, safe and user-friendly product. The structural and formal design is based on a preceding technical and user analysis. The casing assembly combines additive manufacturing technology with laser-cut plexiglass, targeting easy production and maintenance. An innovative feature is a tilting hopper with a reduced filling height, which facilitates the dosing of input material and prevents the escape of dust particles. Besides, the design of the device includes an intuitive touch interface, a visual status indicator, safety features and effective shielding of internal electrical and heat-conducting components. The outcome of this work is a compact and refined device prototype suitable for both laboratory and educational purposes.

Keywords:

Filament extruder, enclosure, 3D printing plastic waste, local recycling, industrial design

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a zodpověděl otázky oponenta a členů komise. Otázky oponenta Ing. Johna: 1. Jakým způsobem bylo ověřeno, že zvolený sklon vnitřních ploch zásobníku (násypky) stačí k plynulému gravitačnímu posunu drceného materiálu? ZODPOVĚZENO 2. Zvažoval jste při návrhu teplotní stabilitu PETG a vliv sálavého tepla z topných těles na dlouhodobou tvarovou stálost tištěných dílů krytu? Není vhodné použít jiný materiál, případně jaký? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO Otázky komise: 1. doc. Veverka: Proč jste vybral tuto barevnost? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 2. doc. Veverka: Proč byl přiznaný spojovací materiál? ZODPOVĚZENO 3. doc. Surman: Krytování je problematické a zastaralé. ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 4. doc. Surman: Tvarování dvířek problematizuje obsluhu. ZODPOVĚZENO 5. doc. Veverka: Byl jste limitován rozměry od zadavatele? ZODPOVĚZENO 6. doc. Veverka: Proč nebyla zvolena varianta B? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 7. Ing. Blaha: Nezvažoval jste jednodušší opláštění než použité vrstvené? ZODPOVĚZENO 8. doc. Jelenčík: Proč je použito tolik prolisů? NEZODPOVĚZENO 9. doc. Křenek: Jsou madla dostatečná pro manipulaci? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Machine and Industrial Design

Study programme

Industrial Design (N-PDS-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. (místopředseda)
Mgr. Jakub Sochor (člen)
doc. MgA. Martin Surman, ArtD. (člen)
Ing. David John (člen)
doc. Ing. Branislav Jelenčík, ArtD. (člen)
doc. MgA. Zdeněk Veverka (člen)
Ing. Tomáš Blaha (člen)

Supervisor’s report
akad. soch. Josef Sládek, ArtD.

Pro design je důležité i hodnocení designérských kvalit práce: řešení modelu - A, úroveň tvarové kultivace - B, barevnost navrženého designu - B a grafická úprava výkresu - B.

Tvarová koncepce návrhu má dynamický výraz, který vizuálně podporuje proces transformace plastové drtě na filament a cirkulární ekonomiku v provozu sdílených dílen. Celkový charakter je kvůli množství úkosů a šikmých ploch poměrně dramatický, výrazově však celek sjednocuje. Šikminy se projevují jako nevýhoda zejména u lichoběžníkových dvířek, kterým by prospěla tvarová neutralita horizontál. Plastové objemy s výraznými prolisy dodávají stroji přiměřenou robustnost. Horní partie působí vizuálně přetíženě a systém výklopné násypky je komplikovaný, ale přináší ergonomickou výhodu nižší výšky. Oceňuji zejména dotažení návrhu do funkčního prototypu (ve spolupráci s Ostravskou VŠB) a autorovu systematickou práci v celém procesu vývoje, včetně respektování bezpečnostních požadavků, řešení prašnosti a dalších aspektů. Výsledek je značně limitován vnitřní konstrukcí, ta by se v další fázi mohla posunout ke svařenci z hliníkových profilů jiného typu s cílem zjednodušit stavebnicovou koncepci a minimalizovat vnitřní objem i celkový počet dílů. Dosažený výsledek nyní umožní reálné testování, což je pro další vývoj a výrobu zásadní. Pozitivně též hodnotím zpracování vizualizací a fundovaný text.

Diplomová práce splňuje všechny body zadání a obsahuje vlastní řešení designu přístroje pro recyklaci plastů ze 3D tiskáren.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. David John

Pro design je důležité i hodnocení postupu návrhu a designérských kvalit práce:

řešení modelu – B

úroveň tvarové kultivace – C

barevnost navrženého designu - B

grafická úprava posterů – C

 

Design přístroje pro recyklaci plastů z 3D tiskáren

Systematicky zpracovaná práce přináší obsáhlou technickou a designérskou analýzu s výsledným návrhem stolního extrudéru, schopného přeměny vstupního materiálu (granulát, drť, nebo odpadní SLS prášek) zpět do podoby filamentu. Návrh designu klade patřičný důraz na ergonomii, ochranu před vysokými teplotami a obsahuje inovativní řešení, například výklopný zásobník s plnící nádobou minimalizující únik prachových částic.

Samotné tvarování může místy působit příliš agresivně a kryt postrádá dostatečnou reflexi procesů probíhajících uvnitř zařízení. Problematické se pak může jevit použití 3D tištěných částí krytu z hlediska teplotní stability při plně uzavřeném pracovním prostoru.

Z hlediska funkčnosti je práce zaměřena především na část týkající se stolního extrudéru, zatímco další zpracovatelská zařízení (drtička, sušička) jsou navržena spíše koncepčně, přestože jsou nezbytnou součástí celého řešení recyklace plastů z 3D tiskáren.

Přes uvedené připomínky je však třeba ocenit komplexnost a rozsah práce i navržený zpracovaný design přístroje.

Diplomová práce splňuje požadavky zadání a obsahuje vlastní, relevantní závěry k tématu „Design přístroje pro recyklaci plastů ze 3D tiskáren“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem bylo ověřeno, že zvolený sklon vnitřních ploch zásobníku (násypky) stačí k plynulému gravitačnímu posunu drceného materiálu?
  2. Zvažoval jste při návrhu teplotní stabilitu PETG a vliv sálavého tepla z topných těles na dlouhodobou tvarovou stálost tištěných dílů krytu? Není vhodné použít jiný materiál, případně jaký?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová