Master's Thesis

The application of 3D printing technology in electrical engineering production

Final Thesis 4.45 MB

Author of thesis: Bc. Yevhen Androsov

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Josef Kolísek

Reviewer: Ing. Pavel Šafl

Abstract:

The work focused on experimental research into various types of materials suitable for production using 3D printing. Test samples were created using 3D printing. The basic mechanical properties of the tested materials were determined. The electrical properties of these materials were also measured. Experiments were designed to evaluate the materials in terms of their suitability for use in electrotechnical manufacturing according to criteria such as mechanical properties, safety for manufacturing with components sensitive to damage caused by electrostatic discharge. Proposals were made for the application of 3D printing in electrotechnical manufacturing.

Keywords:

3D printing, filament, resistivity, mechanical properties, electrotechnical production, polymer, elastomer, aluminum.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: 1. Jaký je podíl hliníku v materiálu Aluminum 6061?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

prof. Ing. Tomáš Kazda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Rastislav Straňák (člen)
Ing. Robert Bayer, PhD. (člen)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Šafl (člen)

Supervisor’s report
Ing. Josef Kolísek

Práce splňuje všechny body zadání. Autor připravil zkušební tělesa z pěti materiálů (PETG ESD, ABS ESD, Flex medium ESD, ABS FR V0, Aluminum 6061), provedl základní mechanické zkoušky (tah, tvrdost Shore D) i měření elektrických vlastností, navrhl další experiment pro teplotní závislost mechanických vlastností a předložil uplatnění 3D tisku v elektrotechnické výrobě.

Teoretická část je rozsáhlá a pokrývá historii technologie 3D tisku, přehled metod, polymerní materiály i základy elektrotechnické výroby včetně metodiky LEAN. Pokrytí je dostatečně široké a zasazuje práci do kontextu. Místy působí jako kompilace vzhledem k nadměrnému informací bez hlubšího propojení s experimentální částí – například kapitoly o stavebnictví, bezpečnosti a ochraně zdraví při práci (ergonomie) nebo kosmickém odvětví mají k tématu práce pouze volný vztah a odklání od zaměření práce. 

Experimentální část je metodicky korektní. Výběr materiálů je zdůvodněn požadavky elektrotechnické výroby (ESD vlastnosti, retardéry hoření, kovové příměsi). Počty vzorků jsou přiměřené. Autor správně diskutuje odchylky naměřených hodnot od údajů výrobců a porovnává výsledky s předchozími pracemi na ústavu, což zvyšuje přidanou hodnotu výsledků. Vizuální analýza extrudované nitě filamentu Aluminum 6061 a identifikace příčin problémů s tiskem ukazuje samostatnou technickou úvahu. Za slabinu lze považovat, že chyí navržený experiment pro zkoušku rázové houževnatosti (Charpy), přestože je v kalibračním tělese výřez pro ni navržen. Simulace statického zatížení v SolidWorks pro náhradní díl zvyšuje inženýrskou hodnotu návrhů. 

Práce je přehledně strukturována, grafické podklady jsou kvalitní. Vlastní obrázky a výkresy jsou řádně označeny. V práci se vyskytuje správné číslování obrázků, ale na straně 49 je chybný titulek u Obrázek 39 (chybně označen jako Obrázek 1). Práce prokazuje, že autor dokáže samostatně naplánovat a realizovat experimentální výzkum, vyhodnotit výsledky a aplikovat je na praktické návrhy. Hlavními nedostatky jsou nevyváženost teoretické části ve vztahu k tématu, nerealizovaný Charpy experiment a formální nedostatky. Points proposed by supervisor: 68

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Pavel Šafl

Předložená diplomová práce Bc. Yevhena Androse splňuje všechny body zadání, má solidní inženýrský základ a prokazuje schopnost autora samostatně realizovat experimentální výzkum. Student úspěšně připravil zkušební tělesa z pěti pokročilých materiálů (PETG ESD, ABS ESD, Flex medium ESD, ABS FR V0, Aluminum 6061) a podrobil je mechanickým i elektrickým zkouškám, přičemž oceňuji zejména inženýrský přístup v podobě simulací v SolidWorks a samostatnou technickou úvahu při analýze reologických problémů s tiskem hliníkového filamentu v tzv. „zeleném stavu“. Hlavním metodickým nedostatkem práce je však nerealizovaný experiment rázové houževnatosti (Charpy), přestože autor na zkušebních tělesech pro tuto zkoušku prokazatelně navrhl a vytiskl výřez. Teoretická část sice nabízí široký kontext, místy však působí spíše jako encyklopedická kompilace s nadbytečným množstvím informací, kde kapitoly o stavebnictví a kosmickém odvětví mají k zaměření práce pouze marginální vztah; z tohoto pohledu je v textu zcela nadbytečná a nepochopitelná například kapitola 4.2, která s elektrotechnickou výrobou nijak nesouvisí. Celkový dojem z jinak přehledně strukturované práce s kvalitními grafickými podklady pak výrazně snižují četné gramatické chyby, stylistické nepřesnosti a překlepy, které se objevují napříč textem a bohužel i u samotných popisků obrázků, což vrcholí hrubou chybou v označení na straně 49, kde je Obrázek 39 chybně nadepsán jako Obrázek 1. Nedůslednost při finální kompletaci dokládá také fakt, že se autor v textu odkazuje na Obrázek 6, který v práci vůbec není a je v textu zjevně chybně označen, nebo že v popiscích nedodržuje správnou terminologii a například Obrázek 46 nazývá obrázkem, přestože se jedná o graf, v jehož názvu navíc ponechal gramatickou chybu. Při obhajobě požaduji, aby se student vyjádřil k důvodům vynechání Charpyho experimentu, vysvětlil změnu vlastností materiálu Aluminum 6061 po případném slinutí (sinteringu) a ujasnil standardní elektrotechnické jednotky povrchové a objemové rezistivity použité v Tabulce 5 ve vztahu k požadavkům na EPA prostory. Práci doporučuji k obhajobě a vzhledem k uvedeným nedostatkům ji hodnotím známkou D 60 b. Topics for thesis defence:
  1. V Tabulce 5 uvádíte naměřené hodnoty povrchové a objemové rezistivity. Vysvětlete, jaké jsou standardní jednotky pro tyto dvě veličiny v elektrotechnické praxi (v textu máte nejednotné značení) a na základě jaké normy (např. řady ČSN EN 61340) byste rozhodl, zda tyto materiály bezpečně vyhovují pro použití v EPA prostorách.
  2. Můžete komisi objasnit, jaký je přímý technologický nebo metodický přínos kapitoly 4.2 a 4.3 pro samotné téma využití 3D tisku v elektrotechnické výrobě a jak tato kapitola souvisí s vaší experimentální částí?
  3. Zkoušky materiálu Aluminum 6061 Filamet probíhaly v tzv. ‚zeleném stavu‘ (green state). Popište, jakým technologickým postupem (debinding, sintering) by se ze vzorku odstranilo polymerní pojivo a jak by tento proces ovlivnil výsledné mechanické vlastnosti a elektrickou vodivost výsledného dílu
Points proposed by reviewer: 60

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová