Executive Secretary

8th Symposium on Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics "COMEC 2025"

XII International Conference on Mechanical Engineering

COMEC 2025

8th Symposium on Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics

Didactic Tools Based on Additive Manufacturing with Support for Production Preparation in VR
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Abstract

The aim of the contribution is to create guides - didactic models of the work process for a workstation equipped with 3D printers. The model consists of two 3D printers utilizing different types of additive technologies, FFF (Fused Filament Fabrication) and CFR (Continuous Fiber Reinforcement). The current trend in the deployment of manufacturing devices with additive technologies creates specific situations in which it is necessary to consider optimization in virtual reality when designing such a workstation, thereby eliminating unnecessary losses of materials, energy, and time resulting from its non-implementation. An individual who is engaged in education also has their own needs, expenses, and demands. However, these can be reduced in the aforementioned manner, thus optimizing various types of costs as a whole. Based on recent surveys conducted by Markforged, new methods for manufacturing anisotropic composites have been developed. These composites exhibit high flexibility in meeting the requirements for the mechanical properties of the material. In the manufacturing process, continuous glass fibers are placed into the molten filament. In most cases, a composite known as ONYX, consisting of short carbon fibers mixed with nylon in a specified ratio and uniform consistency, is used as the filament. It is also possible to replace glass fibers with specialized high-temperature glass fibers, Kevlar fibers, or carbon fibers. All of the aforementioned materials can be combined in various ways. The entire process of setting up, exchanging materials with the appropriate nozzles and print beds should ideally be virtualized. By this means, we will limit initial errors and malfunctions that occur in teaching, especially in large numbers at the beginning. It is always better to experience initial failures in a simulation—within a virtual reality environment—rather than on real equipment in a real laboratory with actual materials. Therefore, the emerging trend is to correctly understand the structure of the production equipment and the entire workplace where an individual will be located, and subsequently to appropriately design what type of working methodology is the most suitable for use there. Training for production preparation will partially be realizable in VR. The preparation of practical tasks in the VR environment is also conducted in a real workplace. Model examples and tasks for students have been created, ranging from the simplest to the more complex. Selected tasks are executed in the real environment, and specially selected tasks can be performed in a virtual environment. The tasks have been validated and improved as useful educational tools. An experimental verification and improvement of the proposed solutions (practical tasks, in both virtual and real environments) was conducted. In this manner, innovative teaching materials were developed.



Resumen

El objetivo de esta contribución es crear guías didácticas del proceso de trabajo para una estación de trabajo equipada con impresoras 3D. El modelo consta de dos impresoras 3D que utilizan diferentes tipos de tecnologías aditivas: FFF (Fabricación de Filamento Fundido) y CFR (Refuerzo de Fibra Continua). La tendencia actual en el desarrollo de dispositivos de fabricación con tecnologías aditivas crea situaciones específicas en las que es necesario considerar la optimización en realidad virtual al diseñar dicha estación de trabajo, eliminando así las pérdidas innecesarias de materiales, energía y tiempo derivadas de su no implementación. Una persona dedicada a la educación también tiene sus propias necesidades, gastos y demandas. Sin embargo, estos pueden reducirse de la manera mencionada, optimizando así diversos tipos de costos en general. Basándose en estudios recientes realizados por Markforged, se han desarrollado nuevos métodos para la fabricación de compuestos anisotrópicos. Estos compuestos presentan una alta flexibilidad para cumplir con los requisitos de las propiedades mecánicas del material. En el proceso de fabricación, se introducen fibras de vidrio continuas en el filamento fundido. En la mayoría de los casos, se utiliza como filamento un compuesto conocido como ONYX, compuesto por fibras cortas de carbono mezcladas con nailon en una proporción específica y con una consistencia uniforme. También es posible sustituir las fibras de vidrio por fibras de vidrio especializadas de alta temperatura, fibras de Kevlar o fibras de carbono. Todos estos materiales pueden combinarse de diversas maneras. Idealmente, todo el proceso de configuración, intercambio de materiales con las boquillas y las camas de impresión adecuadas debería virtualizarse. De esta forma, se limitarán los errores iniciales y los fallos de funcionamiento que se producen durante la formación, especialmente al principio, en gran número. Siempre es mejor experimentar los fallos iniciales en una simulación (en un entorno de realidad virtual) que en equipos reales, en un laboratorio real y con materiales reales. Por lo tanto, la tendencia emergente es comprender correctamente la estructura del equipo de producción y todo el entorno de trabajo donde se ubicará el usuario, y posteriormente diseñar adecuadamente la metodología de trabajo más adecuada. La formación para la preparación para la producción se realizará parcialmente en RV. La preparación de las tareas prácticas en el entorno de RV también se realiza en un entorno de trabajo real. Se han creado ejemplos y tareas modelo para estudiantes, desde las más sencillas hasta las más complejas. Algunas tareas se ejecutan en el entorno real, y otras especialmente seleccionadas pueden realizarse en un entorno virtual. Las tareas se han validado y mejorado como herramientas educativas útiles. Se realizó una verificación y mejora experimental de las soluciones propuestas (tareas prácticas, tanto en entornos virtuales como reales). De esta manera, se desarrollaron materiales didácticos innovadores.

About The Speaker

Jozef Svetlík

Jozef Svetlík

Technical University of Košice Flag of Slovakia

Discussion

Practical Info
Presentation
English (US)
October 23, 2025 3:10 PM
15 minutes
Hotel Meliá Las Dunas
Authors
Jozef Svetlík
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