VOTAVA Jiří, LOZRT Jaroslav, HENZL Radovan, DOSTÁL Petr, ČUPERA Jiří
(Mendelova univerzita v Brně
)
Využití aditivní technologie 3D tisku s možností povrchové úpravy součásti pro stroje na sklizeň a manipulaci s cukrovou řepou
Use of Additive 3D Printing Technology with Surface Treatment of Components for Sugar Beet Harvesting and Processing Equipment
Sugar beet harvesting machinery and individual post-harvest lines are subject to considerable abrasive and erosive wear due to the interaction of solid and loose particles. For this reason, tests were performed
not only using materials that are able to withstand the increased abrasive load, but also technologies that can respond flexibly to the demand of predominantly complex components or assemblies.
The presented experiment compares the mechanical test results of a standard PA6 polyamide with samples produced using additive 3D printing technology. The filament chosen for the production of the samples was
in the form of polylactide filaments PLA and polyethylene terephthalate glycol PETG. Both materials underwent post processing treatment in the form of chemical smoothing. Mechanical testing was performed
according to EN ISO 2039-1 (ball indentation) and Charpy hammer bending impact test EN 10045-1. As for the abrasive wear stress test, the grinding jar method was opted for. The used abrasive medium was ceramic
grit with a fraction size of 10 mm; that is a relatively aggressive abrasive medium that causes significant micro-roughening, mainly in softer materials. The reason this medium was chosen are its similar abrasive
characteristics to soil particles with higher skeletonisation.
Based on the results obtained, the tests show a good correlation. They clearly confirmed the effect of chemical smoothing of the surface layers on the reduction of the abrasive wear of the tested materials.
However, it is important to note that all tests were carried out under ideal laboratory conditions where well-defined physical conditions are applied to the samples. For this reason, real operating conditions are irreplaceable.
Key words: 3D printing technology, filament, abrasive wear, micro-creasing, hardness, toughness, conveyor lines, sugar beet harvesting and handling equipment.
Stroje pro sklizeň cukrové řepy i jednotlivé posklizňové linky jsou zatíženy značným abrazivním i erozivním opotřebením z důvodu interakce pevných i sypkých částic. Proto se testují nejen materiály, které jsou
schopny odolávat zvýšenému abrazivnímu zatížení, ale rovněž i technologie, které mohou pružně reagovat na poptávku převážně složitých součástí či sestav.
Předložený experiment porovnává výsledky mechanických testů standardního polyamidu PA6 se vzorky vyrobenými pomocí aditivní technologie 3D tisku. Filament pro výrobu vzorků byl zvolen v podobě polylaktidových
vláken PLA a polyethylentereftalát-glykolu PETG. U obou těchto materiálů byly provedeny i post processingové úpravy v podobě chemického vyhlazení. Mechanické testování bylo provedeno dle EN ISO 2039-1 (vtlačování
kuličky) a zkouškou rázem v ohybu na Charpyho kladivu EN 10045-1. Pro zátěžový test abrazivního opotřebení byla zvolena metoda s brusnou nádobou. Jako abrazivní médium byla použita keramická drolenka o velikosti
frakce 10 mm. Jedná se o poměrně agresivní abrazivní médium, které způsobuje převážně v měkčích materiálech značné mikrorýhování. Důvodem volby tohoto média je obdobná abrazivní charakteristika jako u půdních částic
s vyšší skeletovitostí.
Na základě získaných výsledků lze konstatovat dobrou korelaci mezi jednotlivými testy. Byl jednoznačně potvrzen vliv chemického vyhlazení povrchových vrstev na snížení abrazivního opotřebení testovaných materiálů.
Nicméně je nutné si uvědomit, že veškeré testy proběhly v ideálních laboratorních podmínkách, kde na vzorky působí přesně definované fyzikální podmínky. Z této příčiny jsou reálné provozní podmínky nenahraditelné.
Klíčová slova: technologie 3D tisku, filament, abrazivní opotřebení, mikrorýhování, tvrdost, houževnatost, dopravní linky, stroje pro sklizeň a manipulaci s cukrovou řepou.