Master's Thesis

Assessment of the 3D printing use for the spare parts design in the industrial company

Final Thesis 5.27 MB Appendix 33.4 kB

Author of thesis: Bc. Tereza Tesařová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Pavel Šafl

Reviewer: Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Abstract:

This Master´s thesis is focused on the assessment of the 3D printing use for the spare parts design in view of customer´s specific industrial surroundings – from salt and chemical exposure to mechanical stress condition. The tested component is a plastic handrail for the withdrawable switchgear module. The mechanical stress is measured by tensile testing instrument at the Department of Electrical and Electronic Technology, FEEC BUT. For the 3D printing it is necessary to select the appropriate filament first – from the researched plastic materials. The component model proposed for the 3D printing was constructed in SolidWorks software. In conclusion the work compares the obtained results for the most suitable option and evaluates the 3D printed product vs the original.

Keywords:

Plastics, thermoplastics, composites, polymer bends (compounds), polyethylene terephthalate glycol-modified (PETG), nylon, polyamide (PA), carbon fibre (CF), glass fibre (GF), 3D printing (three-dimensional printing), 3D modelling (three-dimensional modelling), filament, 3D printing materials, mechanical properties, tensile properties, tensile testing instrument, hardness tester.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaEznamka

Grading

E

Process of defence

Studentka seznámila státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděla otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: -V jakém prostředí se výsledná součástka plánuje využívat? -Jak se z tahové zkoušky zjistí pevnost materiálu? -Čím si vysvětlujete, že k přetržení vzorku došlo v horní/dolní části a ne uprostřed? -Na kolika místech se měřil vzorek před provedením tahové zkoušky? -Existuje norma, která zaručuje pevnost původního dílu? -Co určuje dielektrická konstanta? Jak se liší od relativní permitivity?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

Ing. Pavel Čudek, Ph.D. (člen)
Ing. Zdenka Rozsívalová (člen)
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (člen)
Ing. Antonín Šimek (člen)

Supervisor’s report
Ing. Pavel Šafl

 Splnění zadání práce

Předložená diplomová práce se zabývá vysoce aktuálním tématem implementace aditivních technologií do průmyslové praxe pro potřeby rychlé výroby náhradních dílů. Z hlediska praktického naplnění cílů definovaných v oficiálních pokynech k vypracování (zahrnujících konstrukci v prostředí SolidWorks, tisk zkušebních vzorků a jejich následné mechanické testování) studentka úkoly splnila. Pozitivně hodnotím, že požadovaná výkresová dokumentace koncové součástky byla zhotovena a korektně doložena v samostatných přílohách práce.

Práce však vykazuje zásadní koncepční nedostatek v oblasti struktury. Celá druhá kapitola (strany 5–21) je věnována podnikovým informačním systémům (CIM, ERP), Business Intelligence a ekonomickým teoriím marketingu či tvorby cen. Tento rozsáhlý teoretický aparát tvoří téměř pětinu teoretické části práce, přičemž vůbec nesouvisí se zadáním, které je striktně orientováno na materiálové inženýrství a mechanické zkoušky. Práce tak v těchto pasážích působí nekonzistentně.

Odborná úroveň a metodika

Odborná úroveň práce je velmi nevyrovnaná. Praktická a experimentální část je zpracována na velmi dobré úrovni. Studentka se nezaměřila pouze na základní materiály, ale do experimentu zahrnula moderní průmyslové kompozity (nylon s uhlíkovým a skleněným vláknem), což má pro návrh namáhané rukojeti výsuvného rozvaděče reálný průmyslový přínos. Rozsah realizovaných tahových zkoušek a měření na UETE je nadstandardní.

Naopak teoretická část vykazuje slabší místa, a to nejen kvůli výše zmíněnému odbočení od tématu k ekonomickým disciplínám. V kapitole 2.1 se objevují chronologické anachronismy a protichůdná tvrzení ohledně historického vývoje systémů ERP a CIM (např. nekonzistentní datování éry CIM a SAP R/3). Rovněž zařazení hluboké rešerše do oblasti petrochemie a degradace materiálů v ropném prostředí námořních plošin v kapitole 5 působí v kontextu testované plastové rukojeti rozvaděče naddimenzovaně a věcně nezdůvodněně.

Formální náležitosti, jazyková a stylistická úroveň

Práce má úctyhodný rozsah 110 stran a je přehledně členěna. Grafická úroveň schémat je v pořádku. Výraznou slabinou je však stylistická, jazyková a textová úroveň, a to především v úvodních pasážích. Objevují se zde nedokončené věty, gramatické chyby a stylistické obraty, které neodpovídají inženýrskému stupni studia (např. neúplné věty typu „Za pomoci vhodné 3D tiskárny a odpovídající suroviny filamentu.“).

Zcela zásadním formálním nedostatkem, který prokazuje nízkou úroveň finální kontroly textu před odevzdáním, je přítomnost nefunkčních křížových odkazů a systémových chyb textového editoru přímo v odevzdaném textu (např. surový pozůstatek nefunkční automatické citace „[47]Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.“ v textu kapitoly 5). Terminologie je místy nejednotná. Tudíž práci hodnotím 75 body a známkou C. Points proposed by supervisor: 75

Grade proposed by supervisor: C

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

Diplomová práce Bc. Terezy Tesařové se zabývá možností využití technologie 3D tisku při výrobě náhradního dílu pro průmyslovou aplikaci. Téma práce je aktuální a z praktického hlediska zajímavé, neboť reflektuje rostoucí využití aditivních technologií při výrobě funkčních součástí. Přes vhodně zvolené téma však předložená práce vykazuje řadu odborných, metodických i formálních nedostatků, které významně snižují její celkovou úroveň.

Teoretická část je velmi rozsáhlá, avšak její strukturu nepovažuji za vhodně zvolenou. Práce je místy nepřehledná a čtenář často postrádá vysvětlení, proč jsou jednotlivé informace zařazeny a jak souvisejí s řešeným problémem. Po prostudování celé práce není zcela zřejmé, jakými úvahami byla studentka vedena při návrhu experimentů a výběru hodnocených materiálů. Významná část teoretické části je věnována tématům, která s řešeným problémem souvisejí pouze okrajově nebo vůbec. Typickým příkladem je kapitola 2, která obsahuje rozsáhlý popis problematiky digitalizace, průmyslu 4.0, ERP systémů a souvisejících oblastí, aniž by byl zřejmý jejich přímý přínos pro řešení diplomové práce. Naopak některé informace týkající se zkušebních metod a hodnocených mechanických veličin, které by svou povahou náležely do teoretické části, jsou zařazeny až do kapitoly experimentální.

Kriticky hodnotím také práci se zdroji. Přestože je počet citací relativně vysoký, rešerše působí nevyváženě a místy připomíná spíše parafrázování omezeného počtu zdrojů než jejich kritickou syntézu. V některých částech práce jsou celé stránky textu založeny prakticky výhradně na jediném zdroji, což je patrné zejména v kapitolách věnovaných základům technologie 3D tisku. Práce tak postrádá hlubší komparaci odborných názorů a kritickou diskusi dostupných poznatků.

Praktická část obsahuje experimentální ověření mechanických vlastností vybraných materiálů, což považuji za hlavní přínos práce. Přesto ani zde nelze přehlédnout závažné metodické nedostatky. Za nejvýznamnější považuji způsob statistického zpracování výsledků tahových zkoušek. V tabulkách výsledků jsou u některých vzorků uvedeny nulové hodnoty meze kluzu a odpovídající deformace, aniž by bylo vysvětleno, zda se jedná o chybějící data, nevýskyt sledovaného jevu nebo chybu měření. Tyto nulové hodnoty byly současně zahrnuty do výpočtu průměrných hodnot a směrodatných odchylek, čímž došlo ke zkreslení statistického vyhodnocení. Takový postup považuji z metodického hlediska za nesprávný a poukazující na nedostatečné kritické zhodnocení experimentálních dat.

Další významnou slabinou je nedostatečná interpretace dosažených výsledků. Naměřené mechanické vlastnosti nejsou systematicky porovnávány s hodnotami deklarovanými výrobci použitých materiálů a chybí hlubší diskuse možných příčin zjištěných rozdílů. Výsledky jsou převážně prezentovány formou tabulek a grafů, avšak jejich technická interpretace zůstává omezená.

Po formální stránce práce vykazuje řadu nedostatků. V textu se objevují terminologicky nevhodné nebo nepřesné výrazy, například „umělé hmoty“, „kríp“ nebo opakované používání anglického označení „dog bone“ namísto odpovídajících odborných termínů. Tyto i další formální nedostatky snižují odbornou úroveň textu. Současně se v práci objevuje řada stylisticky problematických formulací a rozsáhlé pasáže působí spíše jako kompilace obecných informací než jako cíleně budovaný teoretický základ pro řešení diplomové práce.

Z hlediska splnění zadání mám výhrady především k bodu požadujícímu analýzu získaných výsledků a vyhodnocení aplikovatelnosti náhradního dílu ve srovnání s originálním řešením. Práce sice obsahuje experimentální charakterizaci vybraných materiálů, avšak vlastní srovnání s originálním dílem a komparativní mechanické ověření navrženého řešení nebylo provedeno. Splnění tohoto bodu zadání proto považuji za pouze částečné.

Přes uvedené nedostatky práce obsahuje vlastní experimentální činnost a prokazuje základní schopnost studentky realizovat mechanické zkoušky a zpracovat získaná data. Celková úroveň zpracování však podle mého názoru neodpovídá standardu kvalitní diplomové práce, zejména s ohledem na strukturu teoretické části, způsob práce se zdroji i závažnými nedostatky ve vyhodnocení experimentálních výsledků.

Diplomovou práci doporučuji k obhajobě s výhradami a navrhuji hodnocení 55 bodů (E) Topics for thesis defence:
  1. Porovnejte dosažené hodnoty pevnosti, modulu pružnosti a deformace při přetržení s hodnotami deklarovanými výrobci použitých filamentů. Odpovídají získané výsledky očekávání? Jaké faktory mohly způsobit případné rozdíly?
  2. Zadání požadovalo vyhodnotit aplikovatelnost náhradního dílu vyrobeného pomocí technologie 3D tisku ve srovnání s originálním dílem. Na základě jakých experimentálních dat lze podle Vás toto srovnání provést, pokud nebyly realizovány komparativní mechanické zkoušky původní součásti?
  3. Jakým způsobem byly poznatky uvedené v kapitolách věnovaných Průmyslu 4.0, ERP systémům a Business Intelligence využity při řešení diplomové práce? Uveďte konkrétní vazby mezi těmito kapitolami a návrhem experimentů, výběrem materiálů či vyhodnocením výsledků.
Points proposed by reviewer: 55

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová