J 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

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

Štítky

Změněno: 13. 3. 2023 13:48, Barbora Kroupová

Anotace

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.