Bachelor's Thesis

Construction of a 3D printer

Final Thesis 10.27 MB

Author of thesis: Filip Prokeš

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Robert Bayer, PhD.

Reviewer: doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Abstract:

The thesis focuses on the issue of FDM 3D printing. Part of the thesis is devoted to the origin and history of FDM 3D printing. It compares individual types of FDM 3D printers, their different designs and describes their advantages and disadvantages. It also deals with the most important components of each FDM 3D printer and describes the most common materials used in FDM 3D printing. In the practical part, the thesis is devoted to the selection and construction of a suitable FDM 3D printer to meet the task. Then it explains the differences in design and discusses the differences and changes in various drive configurations. Finally, it tests the effect of frame reinforcement on printing parameters.

Keywords:

3D printing, FDM 3D printer, filament, nozzle, extruder, frame, stepper motor, resonant frequency, acceleration, idler, bearing

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

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. Jakým způsobem se napínají řemeny? 2. K čemu slouží zarážka kterou jste použil při měření rezonanční frekvence? 3. Jak se rezonanční frekvence tiskárny a z toho vyplívající maximální doporučené zrychlení projeví na výsledném výtisku? 4. Vy jste prezentovanou tiskárnu během BP i stavěl nebo jen odlaďoval? 5. Došlo k nějakým změnám v konstrukci oproti původnímu kitu? 6. Z čeho je tvořen používaný řemen?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Čudek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Starý, Ph.D. (člen)
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. (člen)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Robert Bayer, PhD.

Student Filip Prokeš zpracoval svou bakalářskou práci na téma „Stavba 3D tiskárny“.
Teoretická část práce obsahuje rešerši běžně používaných konstrukcí FDM 3D tiskáren, rozbor konstrukčních prvků tiskáren a popis běžně používaných tiskových materiálů.
Praktická část práce je pak věnována výběru konkrétního kitu tiskárny s ohledem na stanovené cíle práce a její stavbou a následným měřením vlivu počtu aktivních krokových motorů, šířky hnacího řemene, jeho napnutí a také kvalitě a způsobu zpřevodování na kinematické parametry tiskárny, jako je rezonanční frekvence konstrukce v jednotlivých osách a schopnost aktivně kompenzovat vibrace tiskárny pomocí aktivního zásahu motory.
Zpočátku, ještě v zimním semestru, student postupoval velice pozvolna, až se zdálo, že není šance práci stihnout dokončit. V letním semestru se však student poučil a začal aktivně, čím dál ve větší míře, pracovat na modifikacích sestavené tiskárny za účelem změření vlivu jednotlivých výše zmíněných faktorů, a to zejména také proto, že jej samotné výsledky velmi zaujaly a byl tak dostatečně motivován. Samotné modifikace se bohužel neobešly bez několika ani školitelem nepředvídaných mechanických zádrhelů, avšak nakonec se přece jen podařilo kvalitně podchytit charakter vlivu jednotlivých faktorů na kinematiku tiskárny bez jejího většího poškození. Z vlastní iniciativy student také nad rámec zadání otestoval vliv výstužných prvků na kinematiku tiskárny.
Samotná sepsaná práce má po gramatické i stylistické stránce sice pár nedostatků, ty však vůbec nesnižují její odbornou úroveň a přínos praktické části.
Stanovené cíle práce byly splněny v plném rozsahu a místy i nad rámec zadání. Proto s ohledem na výše zmíněné práci hodnotím 92 body, tedy stupněm A. Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem, konstrukcí a experimentálním ověřením FDM 3D tiskárny typu CoreXY. Cílem práce bylo sestavit funkční zařízení a vyhodnotit vliv počtu motorů, šířky hnacích řemenů, jejich napnutí a vyztužení rámu na kinematické parametry tiskárny. Téma práce je aktuální a z hlediska praktického využití přínosné. Zadání práce bylo splněno v plném rozsahu, neboť autor navrhl a sestavil funkční tiskárnu a provedl požadovaná experimentální měření různých konfigurací pohonu.

Za hlavní přínos práce považuji realizaci funkčního zařízení a provedení experimentálního porovnání jednotlivých variant pohonu. Pozitivně hodnotím zejména praktický přístup autora a snahu o objektivní vyhodnocení pomocí měření rezonančních frekvencí a doporučených hodnot zrychlení. Výsledky mohou být užitečné při návrhu a optimalizaci tiskáren typu CoreXY.

Práce však vykazuje i několik nedostatků. Teoretická část je poměrně rozsáhlá a obsahuje převážně obecně známé informace o technologii FDM tisku, konstrukcích tiskáren, materiálech a jejich součástech. Místy tak působí spíše jako přehledová studie než jako cílená rešerše podporující vlastní řešení. Naopak vlastní technická část a interpretace dosažených výsledků jsou zpracovány poměrně stručně.

Určité výhrady mám také ke způsobu vyhodnocení experimentů. Přestože autor provedl řadu měření, jejich prezentace je založena převážně na několika souhrnných tabulkách a jednom grafu. V práci chybí podrobnější informace o opakovatelnosti měření, nejistotách a způsobu zpracování dat. Diskuse výsledků je spíše popisná a neobsahuje hlubší rozbor příčin pozorovaných změn ani porovnání s teoretickými předpoklady. Z textu rovněž není vždy zcela zřejmé, jakým způsobem byly některé parametry získány a jaká je jejich přesnost.

Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni. Dokument má logickou strukturu. Popisky obrázků a tabulek jsou zpravidla dostatečné. V textu se však místy objevují stylisticky méně vhodné formulace a některé pasáže působí spíše popularizačním než odborným dojmem. Tyto nedostatky však významně nesnižují celkovou odbornou úroveň práce.

Práce s literaturou odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci. Autor využívá relevantní zdroje a prokázal dobrou orientaci v problematice FDM tisku a konstrukce tiskáren. Většina použitých zdrojů je však využita především k vytvoření obecného přehledu a méně již k hlubšímu rozboru řešené problematiky.

Předložená práce má jednoznačný praktický přínos a prokazuje schopnost autora samostatně navrhnout, sestavit a experimentálně ověřit funkční technické zařízení. Přes uvedené připomínky považuji práci za kvalitní a doporučuji ji k obhajobě. Navrhuji hodnocení B Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem byla ověřena opakovatelnost provedených měření a jaká je podle Vás nejistota získaných výsledků?
  2. Jaké fyzikální příčiny vedou ke změně rezonančních frekvencí při použití řemenů různé šířky a různém napnutí?
  3. Pokud by bylo cílem dále zvýšit maximální dosažitelné zrychlení tiskárny, považujete za nejvhodnější zvýšení tuhosti rámu, změnu pohonu nebo snížení hmotnosti pohybujících se částí? Své stanovisko zdůvodněte.
Points proposed by reviewer: 82

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová