Master's Thesis

Construction of a system for recycling PET bottles into filament for 3D printing

Final Thesis 2.83 MB Appendix 14.07 MB Appendix 28.33 MB

Author of thesis: Ing. Jan Netušil

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Robert Bayer, PhD.

Reviewer: Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design, construction, and testing of a device for recycling  PET bottles into filament for 3D FDM printing. The introductory section presents commonly used materials, with an emphasis on PET and PETG. The thesis further examines the issue of PET product recycling and analyzes existing devices for production of filament from PET. The development process included the creation of a 3D model in SolidWorks and the following construction of a prototype. Custom firmware was developed in C/C++ to operate the device. Practical testing and calibration demonstrated  the device’s functionality. The filament produced from recycled material with the desired diameter could later be successfully printed using a fine-tuned print profile.

Keywords:

3D printing, FDM, filament, thermoplastic, PET, PETG, recycling, design, construction, concept, firmware, calibration

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

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. Napadá vás nějaká další metoda diagnostiky homogenity dutosti filamentu? 2. Jaké jsou další koncepty přípravy materiálu PET a PETG do formy tiskové struny pro 3D tisk? 3. Jaký vliv mají nerovnosti stěny lahví na výslednou dutost filamentu po jeho výrobě?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Bača, Ph.D. (předseda)
Ing. Robert Bayer, PhD. (člen)
Ing. Helena Polsterová, CSc. (člen)
doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Robert Bayer, PhD.

Student Jan Netušil řešil v rámci diplomové práce téma "Stavba zařízení pro recyklaci PET lahví na filament pro 3D tisk". Cílem práce bylo navázat na návrh ze semestrální práce a realizovat zařízení pro zpracování nápojových PET lahví do formy filamentu použitelného pro FDM 3D tisk.
Po prvotní konzultaci směru, kterým se má práce ubírat, student pracoval samostatně a zodpovědně. O průběhu práce pravidelně informoval, dosažené výsledky průběžně konzultoval a v případě potřeby aktivně řešil dílčí technické problémy. Připomínky a doporučení vedoucího zapracovával věcně a bez prodlev, přičemž současně přicházel i s vlastními konstrukčními řešeními.
Student v průběhu řešení prokázal dobrou orientaci v problematice FDM 3D tisku, recyklace PET materiálu, konstrukčního návrhu i řízení zařízení. Práce je zpracována přehledně a splňuje stanovené cíle. Oceňuji zejména samostatný přístup studenta, schopnost systematicky postupovat od návrhu k odladění zařízení a aktivní přístup k řešení technických problémů.
Formální a stylistická stránka práce je na velmi dobré úrovni. Text je přehledný, logicky členěný a dostatečně dokumentuje postup řešení. V práci se vyskytují pouze drobné jazykové či formální nedostatky, které však nesnižují její odbornou úroveň.
Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení 95 bodů, tedy stupeň A. Points proposed by supervisor: 97

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Jana Netušila se zabývá návrhem, realizací a ověřením zařízení pro recyklaci PET lahví na filament použitelný pro technologii FDM 3D tisku. Téma považuji za aktuální a technicky zajímavé, neboť propojuje oblast aditivní výroby s konstrukcí zařízení a současně reflektuje potřebu recyklace polymerních materiálů.
Teoretická část práce je přehledně členěna a poskytuje dostatečný úvod do problematiky, nicméně její strukturu nepovažuji za zcela optimální vzhledem k zaměření práce. Rozsah obecného přehledu materiálů pro FDM tisk považuji vzhledem k tématu za poněkud nadbytečný; uvolněný prostor by bylo vhodné věnovat hlubší analýze problematiky zpracování recyklovaného PET, zejména vlivu reologických vlastností, navlhavosti a krystalinity materiálu. Současně postrádám datově podloženou motivaci recyklace PET, která by význam řešené problematiky doložila aktuálními statistickými údaji. Velmi oceňuji zařazení analýzy existujících řešení, která tvoří vhodný základ pro vlastní návrh zařízení a jsou podle mého názoru nezbytná, má-li autor skutečně usilovat o to, aby neobjevoval již objevené. Zde by však bylo účelné provést hlubší diskuzi technických aspektů jednotlivých řešení, jejich výhod, nevýhod a případně doplnit také kapitolu o zkušenosti uživatelů těchto systémů získané z veřejně dostupných odborných i komunitních platforem. Taková analýza by mohla ještě lépe identifikovat praktická omezení jednotlivých konceptů a podpořit zdůvodnění zvoleného konstrukčního řešení.
Praktická část představuje hlavní přínos práce. Velmi pozitivně hodnotím zařazení kapitoly věnované specifikaci zařízení, která jasně definuje požadavky na vyvíjený systém a vytváří logickou návaznost mezi rešeršní a návrhovou částí. Autor následně zpracoval koncepční i konstrukční návrh zařízení, realizoval mechanickou konstrukci, navrhl elektroniku a vytvořil vlastní firmware. Oceňuji zejména skutečnost, že práce nekončí na úrovni návrhu a konstrukce, ale přináší také část věnovanou následné optimalizaci navržených řešení a jeho experimentální ověření.
Určité výhrady mám k rozsahu validace výsledného filamentu. Přestože byla prokázána jeho použitelnost pro FDM tisk, postrádám statistické vyhodnocení variability průměru filamentu a podrobnější posouzení homogenity jeho průřezu. Některá konstrukční rozhodnutí rovněž mohla být podrobněji technicky zdůvodněna.
Po formální stránce je práce logicky členěna a obsahuje kvalitní obrazovou dokumentaci návrhu i realizace zařízení. V textu se místy objevují stylisticky méně vhodné formulace a některá tvrzení by si zasloužila přesnější technické nebo kvantitativní podložení (viz např. věta: „Velmi velkou předností tohoto projektu je jeho výrobní cena, která je velmi nízká.“); to se týká také odvážného tvrzení o použití samolepky s měrkou pro přesné nastavení výšky řezaného pásku, která může být použita jako indikátor, ale určitě neslouží pro přesné nastavení. Tyto nedostatky však nesnižují celkovou odbornou úroveň práce, kterou hodnotím jako nadprůměrnou.
Předložená práce tak z mého pohledu splňuje zadání v plném rozsahu, prokazuje schopnost studenta realizovat výpočty podložený návrh a následně jej pomocí optimalizací dotáhnout ve funkční celek. Autor tím prokazuje schopnost samostatně řešit komplexní technický problém a vytvořil funkční zařízení s praktickým přínosem. Diplomovou práci proto doporučuji k obhajobě a vzhledem k výše uvedeným připomínkám navrhuji hodnocení 89 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Statisticky zhodnoťte změny průměru filamentu v průběhu jednoho recyklačního cyklu a diskutujte jejich možný vliv na kvalitu následného FDM tisku.
  2. Jakými metodami by bylo možné experimentálně ověřit homogenitu průřezu vyrobeného filamentu a jaký vliv by případná proměnlivá dutost mohla mít na proces FDM tisku?
  3. Kterou část zařízení, nebo aspekt realizovaného návrhu považujete po provedeném testování za nejvíce limitující ve snaze dsáhnout stabilní kvality filamentu a jakým způsobem byste jej v další vývojové etapě upravil?
Points proposed by reviewer: 89

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová