2023
Effect of Infill Density of the Printed PET-G Structures Containing Iron Oxides on Magnetic Properties
ŠEVČÍK, Radek, Jaroslav POKORNÝ, Jiří ŠÁL, Lucie ZÁRYBNICKÁ, Martin MAREK et. al.Základní údaje
Originální název
Effect of Infill Density of the Printed PET-G Structures Containing Iron Oxides on Magnetic Properties
Název česky
Vliv hustoty výplně tištěných PET-G struktur obsahujících oxidy železa na magnetické vlastnosti
Autoři
ŠEVČÍK, Radek (203 Česká republika, garant, domácí), Jaroslav POKORNÝ (203 Česká republika, domácí), Jiří ŠÁL (203 Česká republika, domácí), Lucie ZÁRYBNICKÁ (203 Česká republika), Martin MAREK (203 Česká republika) a Radek STOLÍN
Vydání
Magnetochemistry, BASEL, SWITZERLAND, MDPI, 2023, 2312-7481
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Článek v odborném periodiku
Obor
20505 Composites
Stát vydavatele
Švýcarsko
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Odkazy
Impakt faktor
Impact factor: 2.700 v roce 2022
Kód RIV
RIV/75081431:_____/23:00002496
Organizační jednotka
Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích
UT WoS
000928375900001
Klíčová slova česky
3D tisk; FFF; PET-G; oxid železitý; magnetické vlastnosti; MKP simulace
Klíčová slova anglicky
3D printing; FFF; PET-G; iron(III) oxide; magnetic properties; FEM simulation
Změněno: 13. 3. 2023 13:48, Barbora Kroupová
V originále
This work aims to characterize printing structures with various infill densities composed of a thermoplastic material containing magnetic particles composed of mainly Iron(III) oxides with regard to their possible processing with the additive technology of Fused Filament Fabrication. A polyethylene terephthalate glycol (PET-G) structural thermoplastic with the addition of Iron(III)) oxides has been selected, and correct processing temperatures have been determined using thermal analysis. The paramagnetic properties of printed products consisting of different filling densities have been tested. Relative permeability has been identified to be strongly dependent on the printed internal structures of tested products. The samples composed of the densest structure have shown relative permeability higher by 18% with respect to the sample printed with the least dense structure. Finite Element Modelling (FEM) simulations have been applied to determine magnetic field distributions and, moreover, to calculate the holding forces of all printed samples. The performed simulations confirmed that produced composites might be utilized as magnetic switches and sensors or as more advanced components for homogenizing electric motors’ magnetic fields. Moreover, magnetic properties might be tuned according to the specific needs printing structure with the suitable density.
Česky
Tato práce si klade za cíl charakterizovat tiskové struktury s různou hustotou výplně složené z termoplastického materiálu obsahujícího magnetické částice složené převážně z oxidů železitých s ohledem na jejich možné zpracování aditivní technologií Fused Filament Fabrication. Byl vybrán polyethylentereftalátglykolový (PET-G) strukturní termoplast s přídavkem oxidů železitých a pomocí termické analýzy byly stanoveny správné teploty zpracování. Byly testovány paramagnetické vlastnosti tištěných produktů skládajících se z různých hustot náplně. Relativní propustnost byla identifikována jako silně závislá na tištěných vnitřních strukturách testovaných produktů. Vzorky složené z nejhustší struktury vykázaly relativní propustnost vyšší o 18 % oproti vzorku vytištěnému s nejméně hustou strukturou. K určení rozložení magnetického pole a navíc k výpočtu přídržných sil všech tištěných vzorků byly použity simulace Finite Element Modeling (FEM). Provedené simulace potvrdily, že vyrobené kompozity mohou být využity jako magnetické spínače a senzory nebo jako pokročilejší komponenty pro homogenizaci magnetických polí elektromotorů. Kromě toho mohou být magnetické vlastnosti vyladěny podle specifických potřeb tiskové struktury s vhodnou hustotou.