Bachelor's Thesis

The effect of vibratory and rotary tumbling on FDM-produced plastic parts

Final Thesis 9.6 MB Appendix 83.52 kB

Author of thesis: Miroslav Čejka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Radim Veselský

Reviewer: Ing. Martin Slaný, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the surface finishing of thermoplastics produced by the additive Fused Deposition Modeling method. It investigates and quantifies the effects of vibratory and rotary tumbling on the surface texture of ABS, PETG, and PLA materials, specifically focusing on the areal arithmetic mean roughness $S_a$. Four tumbling media were used for the process, namely beech wood chips, walnut shells, ceramic, and plastic media. The experiment was designed as an unreplicated factorial design with subsampling over time according to the Design of Experiments (DOE). In the practical part, a~custom rotary tumbling device was designed and constructed. The surface topography of the samples was evaluated using the non-contact Focus Variation optical method. Statistical analysis of variance (ANOVA) demonstrated that in rotary tumbling, the choice of abrasive medium has a statistically significant effect on the final roughness of PETG and PLA materials. Conversely, in vibratory tumbling, the overall effect of the medium was not globally confirmed due to a high variance in the measured data. The most significant reduction in roughness was achieved during the rotary tumbling of the PLA material; these optimal parameters were finally applied to a real 3D printed model.

Keywords:

surface finishing, rotary barell mass finishing, vibratory bowl finishing, 3D printing, FDM

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Bakalář seznámil komisi s obsahem a výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise: V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky: 1. Jak byly vyhodnoceny parametry povrchu? zodpovězeno 2. Byly změřeny o rozměry vzorků i po omílání? zodpovězeno 3. Jaké byly velikosti omítacích tělísek? zodpovězeno Otázky členů komise byly zodpovězeny.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Robert Čep, Ph.D., FEng., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Mário Drbúl, PhD (člen)
doc. Ing. Martin Novák, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Jaroš, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Kratochvíl, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Binder, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Radim Veselský

Bakalářská práce na téma 'Účinek vibračního a rotačního omílání na plastové díly zhotovené metodou FDM' je komplexní a prokazuje schopnost studenta řešit konstrukční, technologické i metrologické úkoly. V úvodu je provedena rešerše technologie FDM a technologie omílání. V další části se student zabýval návrhem a sestavením vlastního omílacího zařízení. Dále provedl testy s různými omílacími médii dle DOE na zkonstruovaném i průmyslovém zařízení. Na závěr provedl měření textury povrchu testovacích tělísek, kde výsledky využil pro vyhodnocení pomocí metody ANOVA. Výstupy byly použity pro návrh technologie omílání reálného dílce. Student pracoval samostatně. Práce je zpracována v souladu se zadáním, splňuje veškeré náležitosti a doporučuji ji k obhajobě s celkovým 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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Slaný, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá aktuální problematikou post-processingu FDM dílů a svým rozsahem i hloubkou odpovídá požadavkům kladeným na tento typ práce. Zadání je splněno v plném rozsahu, přičemž za velmi zdařilou lze považovat zejména kapitolu 4 věnovanou návrhu a konstrukci omílacího zařízení, kde je patrná schopnost studenta aplikovat strojírenské výpočty i konstrukční zásady včetně pevnostních kontrol. Pozitivně hodnotím rovněž kapitolu 6, kde je experiment zpracován systematicky a s využitím metod DOE a statistické analýzy ANOVA, což významně zvyšuje věrohodnost výsledků. Práce využívá relevantní odborné zdroje a normy, přičemž pouze menší podíl internetových zdrojů má nižší odbornou úroveň.

Vlastní přínos práce je na velmi dobré úrovni, zejména díky realizaci funkčního zařízení a rozsáhlému experimentu. V práci by bylo vhodné více popsat samotné realizované zařízení, včetně návrhu experimentu a ověření funkčních vlastností a jejich souladu s teoretickými předpoklady. Určitou výtku lze směřovat k interpretaci výsledků vibračního omílání, kde by bylo vhodné hlouběji diskutovat příčiny vysokého rozptylu dat a jeho vliv na závěry. Formální i grafická úroveň práce je velmi dobrá. Celkově hodnotím práci klasifikačním stupněm A.
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 B
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 B
Topics for thesis defence:
  1. Jaké konstrukční úpravy by umožnily zvýšit efektivitu omílacího zařízení, pro dosažní požadovaného výsledku?
  2. Jak by se změnily výsledky při použití mokrého omílání?
  3. Jaký vliv má orientace tisku na výslednou účinnost omílání?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová