Bachelor's Thesis

Replacement of plastic parts with castings produced using investment casting technology

Final Thesis 2.21 MB

Author of thesis: Bc. František Nosek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Bořil, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis addresses the replacement of plastic components with metal castings to increase their service life, utilizing a hybrid investment casting technology with 3D printed patterns. In the theoretical part, alongside the aforementioned technology, available 3D printing methods and the principles of optical digitization are evaluated. As part of the experiment, test patterns were produced using two distinct 3D printing technologies and materials. For technological reasons, the FDM method utilizing the PolyCast material was selected for the final production of the ceramic shell. The aluminum alloy casting process was carried out in two stages on a geometrically complex part of an auxiliary water pump for historic vehicles. The dimensional accuracy of the produced castings was subsequently evaluated through non-contact measurement using 3D scanning with the GOM Inspect software. The results of this analysis confirmed the high precision of the applied shrinkage compensation, with deviations on key functional features remaining within tenths of a millimeter. This verified the feasibility of the proposed manufacturing process.

Keywords:

investment casting, hybrid technology, additive manufacturing, 3D printing, 3D scanning

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student František Nosek svou prezentací seznámil zkušební komisi s obsahem práce. Práce byla přednesena ve stanoveném čase. Po prezentaci a přečtení posudků práce byl student vyzván k zodpovězení otázek oponenta, které podrobně zodpověděl. K práci byly vzneseny připomínky a následující otázky: 1. Proč došlo k nezaběhnutí odlitků v první etapě? - zodpovězeno 2. Jak se spočítá metalostatický tlak? - částečně zodpovězeno 3. Na základě, čeho jste volil materiál odlitku? - částečně zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Václav Kaňa, Ph.D. (člen)
Ing. Vítězslav Pernica, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Bořil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Myška, Ph.D. (člen)

Bakalářská práce byla zaměřena do technologie hybridního přesného lití a její aplikaci při náhradě součástí vyráběných z plastů zcela odlišnou technologií. V teoretické části byly rozebrány základní oblasti technologie přesného lití na vytavitelný model a aditivních technologii. V experimentální části popsal metodiku a popis výroby konkrétní součásti od fáze tvorby 3D dat, přes technologii 3D tisku modelu až po oblast vyhodnocení rozměrové přesnosti odlitků bezkontaktním měřením pomocí 3D skenování. Práce je napsána přehledně a na dobré odborné úrovni. Student prokázal přehled v dané výrobní technologii i schopnosti při tvorbě samostatné vědecké práce. Práci hodnotím jako dobrou a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations C
Student's independence when working on the topic C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Petr Bořil, Ph.D.

Práce na téma Náhrada plastových součástí odlitky vyráběnými technologií na vytavitelný model je zpracována na 36 stranách a je rozdělena do 4 kapitol, které na sebe logicky navazují. V práci bylo použito celkem 41 zdrojů z nichž pouze jeden zdroj je citace použitých obrázků, převážná část zdrojů je zahraniční literatury. Práce je na dobré jazykové úrovni nicméně autor se nevyvaroval několika překlepům a zvláštním slovním spojením, pro příklad uvedu větu: Tato komponenta se po letech provozu jeví na tomto jinak velmi solidním produktu až jako výrobní vadou. Dále se v práci vyskytují některé slovní obraty, které úplně neodpovídají odbornému textu, například ´´Výsledky měření byly až překvapivě kladné´´. V teoretickém rozboru by bylo vhodné trochu více rozebrat technologii přesného lití například jaké jsou možnosti vytavování / vypalování voskových případně 3D tištěných plastových modelů. V praktické části práce by bylo vhodné uvést zvolenou slitinu pro výrobu odlitku a důvody proč byla zvolena již na začátku kapitoly, neboť z této volby by měl i vycházet následný návrh technologie. Dále autor v práci vysvětluje nutnost konstrukčních změn vzhledem ke slévárenské technologii větou: Pro úspěšné zhotovení odlitku je nutné respektovat základní slévárenská pravidla, jejichž teoretické opodstatnění bylo podrobně rozebráno v kapitole 2. V kapitole 2 ale informace vysvětlující technologičnost konstrukce nejsou. I přes tyto výhrady je práce na dobré odborné úrovni a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. V kapitole 3.4 uvádíte, že Aplikace přídavků by znamenala pouze drobnou lokální úpravu výchozího CAD modelu, přičemž samotný zkoumaný slévárenský proces a jeho zákonitosti by zůstaly zcela nezměněny. Platí toto tvrzení obecně nebo jen pro vámi zvolenou geometrii?
  2. V kapitole 2.1 uvádíte, že odstranění modelu ze skořepiny je prováděno vytavením modelu za vysokých teplot. Jak vysoké jsou tyto teploty? Lze model vytavovat i za relativně nízkých teplot a za jakých podmínek?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová