Циљ овог рада је развој аутоматизованог процеса ласерске обраде са високом димензионалном прецизношћу и унапред одређеним трошковима процеса.Овај рад обухвата анализу модела за предвиђање величине и трошкова за ласерску производњу унутрашњих Нд:ИВО4 микроканала у ПММА и унутрашњу ласерску обраду поликарбоната за израду микрофлуидних уређаја.Да би постигли ове циљеве пројекта, АНН и ДоЕ су упоредили величину и цену ЦО2 и Нд:ИВО4 ласерских система.Имплементирана је комплетна имплементација повратне контроле са субмикронском тачношћу линеарног позиционирања са повратном спрегом од енкодера.Конкретно, аутоматизација ласерског зрачења и позиционирања узорка контролише ФПГА.Детаљно познавање оперативних процедура и софтвера система Нд:ИВО4 омогућило је да се контролна јединица замени Цомпацт-Рио програмабилним аутоматизационим контролером (ПАЦ), што је постигнуто у кораку 3Д позиционирања високе резолуције код ЛабВИЕВ Цоде Цонтрол Субмикронских енкодера .Потпуна аутоматизација овог процеса у ЛабВИЕВ коду је у развоју.Тренутни и будући рад обухвата мерења тачности димензија, прецизности и поновљивости пројектованих система и сродну оптимизацију геометрије микроканала за микрофлуидну и лабораторијску производњу уређаја на чипу за хемијске/аналитичке примене и науку о сепарацији.
Бројне примене делова од ливених полутврдих метала (ССМ) захтевају одличне механичке особине.Изузетне механичке особине као што су отпорност на хабање, висока чврстоћа и крутост зависе од карактеристика микроструктуре које ствара ултра-фина величина зрна.Ова величина зрна обично зависи од оптималне обрадивости ССМ-а.Међутим, ССМ одливци често садрже заосталу порозност, што је изузетно штетно за перформансе.У овом раду ће се истражити важни процеси калуповања полутврдих метала за добијање квалитетнијих делова.Ови делови треба да имају смањену порозност и побољшане микроструктурне карактеристике, укључујући ултра-фину величину зрна и уједначену дистрибуцију очвршћавајућих преципитата и састава легирајућих микроелемената.Посебно ће се анализирати утицај временско-температурне методе претходног третмана на развој жељене микроструктуре.Испитиваће се својства која произилазе из побољшања масе, као што су повећање снаге, тврдоће и крутости.
Овај рад је студија ласерске модификације површине алатног челика Х13 коришћењем пулсног ласерског режима обраде.Иницијални експериментални план скрининга који је спроведен довео је до оптимизованијег детаљног плана.Користи се угљен-диоксид (ЦО2) ласер са таласном дужином од 10,6 µм.У експерименталном плану истраживања коришћене су ласерске тачке три различите величине: пречника 0,4, 0,2 и 0,09 мм.Остали параметри који се могу контролисати су вршна снага ласера, брзина понављања импулса и преклапање импулса.Гас аргон под притиском од 0,1 МПа константно помаже ласерској обради.Узорак Х13 је храпав и хемијски урезан пре обраде да би се повећала апсорпција површине на таласној дужини ЦО2 ласера.Ласерски обрађени узорци припремљени су за металографска испитивања и окарактерисана су њихова физичко-механичка својства.Металографске студије и анализе хемијског састава вршене су помоћу скенирајуће електронске микроскопије у комбинацији са енергетско дисперзивном рендгенском спектрометријом.Детекција кристалности и фазе модификоване површине изведена је коришћењем КСРД система са Цу Кα зрачењем и таласном дужином од 1,54 А.Профил површине се мери помоћу система за профилисање иглом.Својства тврдоће модификованих површина мерена су Викерсовим дијамантским микроиндентирањем.Утицај храпавости површине на заморне особине модификованих површина проучаван је коришћењем специјално произведеног система термичког замора.Примећено је да је могуће добити модификована површинска зрна ултра финих величина мањих од 500 нм.Побољшана дубина површине у опсегу од 35 до 150 µм постигнута је на ласерски третираним Х13 узорцима.Кристалиничност модификоване површине Х13 је значајно смањена, што је повезано са случајном дистрибуцијом кристалита након ласерског третмана.Минимална исправљена просечна храпавост површине Х13 Ра је 1,9 µм.Још једно важно откриће је да се тврдоћа модификоване површине Х13 креће од 728 до 905 ХВ0.1 при различитим поставкама ласера.Однос између резултата термалне симулације (брзина грејања и хлађења) и резултата тврдоће је успостављен да би се даље разумео ефекат ласерских параметара.Ови резултати су важни за развој метода површинског очвршћавања за побољшање отпорности на хабање и топлотне заштите.
Параметријска својства ударца чврстих спортских лопти у циљу развоја типичних језгара за ГАА слиотар
Главни циљ ове студије је да се окарактерише динамичко понашање језгра слиотара при удару.Вискоеластичне карактеристике лопте су изведене за опсег брзина удара.Модерне полимерне сфере су осетљиве на брзину деформације, док традиционалне вишекомпонентне сфере зависе од деформације.Нелинеарни вискоеластични одговор је дефинисан са две вредности крутости: почетном крутошћу и крутошћу обима.Традиционалне лопте су 2,5 пута чвршће од модерних лопти, у зависности од брзине.Бржа стопа повећања крутости конвенционалних лоптица резултира нелинеарнијим ЦОР у односу на брзину у поређењу са модерним лоптама.Резултати динамичке крутости показују ограничену применљивост квазистатичких тестова и једначина теорије опруга.Анализа понашања сферне деформације показује да померање центра гравитације и дијаметрална компресија нису конзистентни за све врсте сфера.Кроз опсежне експерименте израде прототипа, истражен је утицај услова производње на перформансе лопте.Производни параметри температуре, притиска и састава материјала варирали су да би се произвео низ куглица.Тврдоћа полимера утиче на крутост, али не и на дисипацију енергије, повећање крутости повећава крутост лопте.Нуклеирајући адитиви утичу на реактивност лопте, повећање количине адитива доводи до смањења реактивности лопте, али овај ефекат је осетљив на квалитет полимера.Нумеричка анализа је извршена коришћењем три математичка модела за симулацију одговора лопте на удар.Први модел се показао као способан да репродукује понашање лопте само у ограниченој мери, иако се раније успешно користио на другим врстама лопти.Други модел је показао разумну репрезентацију одзива на удар лоптице који је генерално био применљив на све тестиране типове лоптица, али тачност предвиђања одзива силе и померања није била тако висока колико би била потребна за имплементацију великих размера.Трећи модел је показао знатно бољу тачност при симулацији одзива лопте.Вредности силе које је генерисао модел за овај модел су 95% у складу са експерименталним подацима.
Овим радом су постигнута два главна циља.Један је дизајн и производња капиларног вискозиметра на високим температурама, а други је симулација тока получврстог метала да би се помогло у дизајну и пружили подаци за потребе поређења.Високотемпературни капиларни вискозиметар је направљен и коришћен за почетно тестирање.Уређај ће се користити за мерење вискозитета полутврдих метала у условима високих температура и брзина смицања сличних онима који се користе у индустрији.Капиларни вискозиметар је систем са једном тачком који може израчунати вискозитет мерењем протока и пада притиска кроз капилару, пошто је вискозитет директно пропорционалан паду притиска и обрнуто пропорционалан протоку.Критеријуми пројектовања укључују захтеве за добро контролисане температуре до 800ºЦ, брзине смицања убризгавањем изнад 10.000 с-1 и контролисане профиле ињектирања.Дводимензионални двофазни теоријски временски зависни модел развијен је коришћењем софтвера ФЛУЕНТ за рачунарску динамику флуида (ЦФД).Ово је коришћено за процену вискозитета получврстих метала док пролазе кроз пројектовани капиларни вискозиметар при брзинама убризгавања од 0,075, 0,5 и 1 м/с.Такође је испитиван ефекат фракције металних чврстих материја (фс) од 0,25 до 0,50.За једначину вискозитета по степену коришћену за развој Флуент модела, примећена је јака корелација између ових параметара и резултујуће вискозности.
Овај рад истражује утицај параметара процеса на производњу Ал-СиЦ композита са металном матрицом (ММЦ) у процесу шаржног компостирања.Проучени параметри процеса су укључивали брзину мешалице, време мешања, геометрију мешалице, положај мешалице, температуру металне течности (вискозитет).Изведене су визуелне симулације на собној температури (25±Ц), компјутерске симулације и верификациони тестови за производњу ММЦ Ал-СиЦ.У визуелним и компјутерским симулацијама, вода и глицерин/вода су коришћени за представљање течног и получврстог алуминијума, респективно.Испитивани су ефекти вискозитета од 1, 300, 500, 800 и 1000 мПас и брзина мешања од 50, 100, 150, 200, 250 и 300 о/мин.10 ролни по комаду.% ојачаних СиЦ честица, сличних онима које се користе у алуминијумском ММК, коришћене су у визуелним и рачунским тестовима.Тестови снимања су спроведени у прозирним стакленим чашама.Рачунарске симулације су изведене коришћењем Флуента (ЦФД програм) и опционог МикСим пакета.Ово укључује 2Д осесиметричну вишефазну, временски зависну симулацију производних рута коришћењем Еулеровог (грануларног) модела.Утврђена је зависност времена дисперзије честица, времена таложења и висине вртлога од геометрије мешања и брзине ротације мешалице.За мешалицу са лопатицама од °ат, угао лопатице од 60 степени је погоднији за брзо добијање уједначене дисперзије честица.Као резултат ових испитивања, утврђено је да је у циљу постизања уједначене расподеле СиЦ брзина мешања била 150 о/мин за систем вода-СиЦ и 300 о/мин за систем глицерол/вода-СиЦ.Утврђено је да повећање вискозитета са 1 мПа·с (за течни метал) на 300 мПа·с (за получврсти метал) има огроман утицај на дисперзију и време таложења СиЦ.Међутим, даље повећање са 300 мПа·с на 1000 мПа·с има мали утицај на ово време.Значајан део овог посла укључивао је пројектовање, конструкцију и валидацију наменске машине за брзо очвршћавање за овај метод третмана на високим температурама.Машина се састоји од мешалице са четири равне лопатице под углом од 60 степени и лончића у комори пећи са отпорним загревањем.Инсталација укључује актуатор који брзо гаси обрађену смешу.Ова опрема се користи за производњу Ал-СиЦ композитних материјала.Уопштено говорећи, пронађено је добро слагање између резултата визуелизације, прорачуна и експерименталних тестова.
Постоји много различитих техника брзе израде прототипа (РП) које су развијене за употребу у великим размерама углавном у последњој деценији.Системи за брзу израду прототипа који су данас комерцијално доступни користе различите технологије користећи папир, восак, смоле које очвршћавају светлошћу, полимере и нове металне прахове.Пројекат је укључивао брзу методу израде прототипа Фусед Депоситион Моделинг, која је први пут комерцијализована 1991. године. У овом раду развијена је и коришћена нова верзија система за моделирање натапањем помоћу воска.Овај пројекат описује основни дизајн система и метод наношења воска.ФДМ машине стварају делове екструдирањем полурастопљеног материјала на платформу по унапред одређеном обрасцу кроз загрејане млазнице.Млазница за екструзију је монтирана на КСИ сто који контролише компјутерски систем.У комбинацији са аутоматском контролом клипног механизма и положајем одлагача, производе се прецизни модели.Појединачни слојеви воска су наслагани један на други да би се створили 2Д и 3Д објекти.Својства воска су такође анализирана да би се оптимизовао процес производње модела.То укључује температуру фазног прелаза воска, вискозитет воска и облик капи воска током обраде.
Током протеклих пет година, истраживачки тимови у Научном кластеру Дивизије Градског универзитета у Даблину развили су два процеса ласерске микромашинске обраде која могу да креирају канале и вокселе са поновљивом резолуцијом у микронској скали.Фокус овог рада је на коришћењу прилагођених материјала за изоловање циљних биомолекула.Прелиминарни рад показује да се могу креирати нове морфологије капиларног мешања и површинских канала како би се побољшале могућности раздвајања.Овај рад ће се фокусирати на примену доступних алата за микромашинску обраду за пројектовање површинских геометрија и канала који ће обезбедити побољшано раздвајање и карактеризацију биолошких система.Примена ових система ће пратити приступ лабораторије на чипу у сврхе биодијагностике.Уређаји направљени коришћењем ове развијене технологије биће коришћени у микрофлуидној лабораторији пројекта на чипу.Циљ пројекта је коришћење техника експерименталног дизајна, оптимизације и симулације како би се обезбедила директна веза између параметара ласерске обраде и карактеристика канала на микро и наноразмери, као и да се ове информације користе за побољшање канала за раздвајање у овим микротехнологијама.Специфични резултати рада укључују: дизајн канала и морфологију површине ради побољшања науке о сепарацији;монолитне фазе пумпања и екстракције у интегрисаним чиповима;раздвајање одабраних и екстрахованих циљних биомолекула на интегрисаним чиповима.
Генерисање и контрола временских температурних градијената и уздужних профила дуж капиларних ЛЦ колона помоћу Пелтиерових низова и инфрацрвене термографије
Нова платформа директног контакта за прецизну контролу температуре капиларних стубова је развијена на основу употребе серијски распоређених индивидуално контролисаних термоелектричних Пелтиер ћелија.Платформа обезбеђује брзу контролу температуре за капиларне и микро ЛЦ колоне и омогућава истовремено програмирање временских и просторних температура.Платформа ради у температурном опсегу од 15 до 200°Ц са брзином од приближно 400°Ц/мин за сваку од 10 поравнатих Пелтиерових ћелија.Систем је процењен за неколико нестандардних режима мерења заснованих на капиларама, као што је директна примена температурних градијената са линеарним и нелинеарним профилима, укључујући статичке температурне градијенте колоне и временске температурне градијенте, прецизне градијенте контролисане температуре, полимеризовани капиларни монолитни стационарне фазе, и израда монолитних фаза у микрофлуидним каналима (на чипу).Инструмент се може користити са стандардним и колонским хроматографским системима.
Електрохидродинамичко фокусирање у дводимензионалном планарном микрофлуидном уређају за предконцентрацију малих аналита
Овај рад укључује електрохидродинамичко фокусирање (ЕХДФ) и пренос фотона за помоћ у развоју пре-обогаћивања и идентификацији врста.ЕХДФ је јонски балансирана метода фокусирања заснована на успостављању равнотеже између хидродинамичких и електричних сила, у којој јони од интереса постају стационарни.Ова студија представља нову методу која користи 2Д отворени 2Д равни простор равни микрофлуидни уређај уместо конвенционалног микроканалног система.Такви уређаји могу унапред концентрисати велике количине супстанци и релативно су лаки за производњу.Ова студија представља резултате новоразвијене симулације користећи ЦОМСОЛ Мултипхисицс® 3.5а.Резултати ових модела су упоређени са експерименталним резултатима да би се тестирале идентификоване геометрије протока и области високе концентрације.Развијени нумерички микрофлуидни модел упоређен је са претходно објављеним експериментима и резултати су били веома конзистентни.На основу ових симулација, истражена је нова врста брода како би се обезбедили оптимални услови за ЕХДФ.Експериментални резултати коришћењем чипа надмашили су перформансе модела.У произведеним микрофлуидним чиповима примећен је нови режим, назван бочни ЕГДП, када је супстанца која се проучава била фокусирана окомито на примењени напон.Зато што су детекција и снимање кључни аспекти таквих система пре-обогаћивања и идентификације врста.Приказани су нумерички модели и експериментална верификација ширења светлости и дистрибуције интензитета светлости у дводимензионалним микрофлуидним системима.Развијени нумерички модел простирања светлости је успешно експериментално верификован како у погледу стварног пута светлости кроз систем тако и у погледу расподеле интензитета, што је дало резултате који могу бити од интереса за оптимизацију система фотополимеризације, као и за системе оптичке детекције. користећи капиларе..
У зависности од геометрије, микроструктуре се могу користити у телекомуникацијама, микрофлуидици, микросензорима, складиштењу података, резању стакла и декоративном обележавању.У овом раду је испитан однос између подешавања параметара Нд:ИВО4 и ЦО2 ласерског система и величине и морфологије микроструктура.Проучавани параметри ласерског система укључују снагу П, брзину понављања импулса ПРФ, број импулса Н и брзину скенирања У. Измерене излазне димензије укључују еквивалентне пречнике воксела, као и ширину микроканала, дубину и храпавост површине.3Д микромашински систем је развијен коришћењем Нд:ИВО4 ласера (2,5 В, 1,604 µм, 80 нс) за израду микроструктура унутар поликарбонатних узорака.Микроструктурни воксели имају пречник од 48 до 181 µм.Систем такође обезбеђује прецизно фокусирање коришћењем микроскопских објектива за креирање мањих воксела у опсегу од 5 до 10 µм у узорцима натријум-кречног стакла, топљеног силицијум диоксида и сафира.ЦО2 ласер (1,5 кВ, 10,6 µм, минимално трајање импулса 26 µс) је коришћен за креирање микроканала у узорцима натријум-кречног стакла.Облик попречног пресека микроканала је веома варирао између в-жлебова, у-жлебова и површинских аблацијских места.Величине микроканала такође веома варирају: од 81 до 365 µм ширине, од 3 до 379 µм дубине, и храпавост површине од 2 до 13 µм, у зависности од инсталације.Величине микроканала су испитиване према параметрима ласерске обраде применом методологије површине одзива (РСМ) и дизајна експеримената (ДОЕ).Прикупљени резултати су коришћени за проучавање утицаја параметара процеса на запреминску и масовну брзину аблације.Поред тога, развијен је математички модел термичког процеса који помаже у разумевању процеса и омогућава да се топологија канала предвиди пре стварне производње.
Индустрија метрологије увек тражи нове начине за прецизно и брзо истраживање и дигитализацију површинске топографије, укључујући израчунавање параметара храпавости површине и креирање облака тачака (скупови тродимензионалних тачака који описују једну или више површина) за моделирање или обрнуто инжењерство.системи постоје и оптички системи су постали популарни током протекле деценије, али већина оптичких профилера је скупа за куповину и одржавање.У зависности од типа система, оптички профилери такође могу бити тешки за дизајн и њихова крхкост можда неће бити прикладна за већину радњи или фабричких апликација.Овај пројекат обухвата развој профилера који користи принципе оптичке триангулације.Развијени систем има површину стола за скенирање од 200 к 120 мм и вертикални опсег мерења од 5 мм.Положај ласерског сензора изнад циљне површине је такође подесив за 15 мм.Развијен је контролни програм за аутоматско скенирање делова и површина које је изабрао корисник.Овај нови систем карактерише тачност димензија.Измерена максимална косинусна грешка система је 0,07°.Динамичка тачност система се мери на 2 µм на З-оси (висина) и око 10 µм на Кс и И оси.Однос величина између скенираних делова (кованице, шрафови, подлошке и матрице за сочива од влакана) је био добар.Такође ће се разговарати о тестирању система, укључујући ограничења профилера и могућа побољшања система.
Циљ овог пројекта је развој и карактеризација новог оптичког брзог онлајн система за инспекцију површинских дефеката.Систем управљања је заснован на принципу оптичке триангулације и обезбеђује бесконтактни метод за одређивање тродимензионалног профила дифузних површина.Главне компоненте развојног система укључују диодни ласер, ЦЦф15 ЦМОС камеру и два ПЦ-контролисана серво мотора.Померање узорка, снимање слике и 3Д профилисање површине су програмирани у софтверу ЛабВиев.Провера снимљених података може се олакшати креирањем програма за виртуелно приказивање 3Д скениране површине и израчунавањем потребних параметара храпавости површине.Серво мотори се користе за померање узорка у правцима Кс и И са резолуцијом од 0,05 µм.Развијени бесконтактни онлајн профилер површина може да изврши брзо скенирање и инспекцију површине високе резолуције.Развијени систем се успешно користи за креирање аутоматских 2Д површинских профила, 3Д површинских профила и мерења храпавости површине на површини различитих узорака материјала.Аутоматска опрема за инспекцију има КСИ област скенирања од 12 к 12 мм.Да би се окарактерисао и калибрисао развијен систем профилисања, површински профил мерен системом је упоређен са истом површином измереном коришћењем оптичког микроскопа, бинокуларног микроскопа, АФМ-а и Митутоио Сурфтест-402.
Захтеви за квалитет производа и материјала који се у њима користе постају све захтевнији.Решење многих проблема визуелног обезбеђења квалитета (КА) је употреба аутоматизованих система за површинску инспекцију у реалном времену.Ово захтева уједначен квалитет производа уз високу пропусност.Због тога су потребни системи који су 100% способни да тестирају материјале и површине у реалном времену.За постизање овог циља, комбинација ласерске технологије и компјутерске технологије управљања пружа ефикасно решење.У овом раду развијен је брз, јефтин и прецизан бесконтактни ласерски систем за скенирање.Систем је у стању да мери дебљину чврстих непрозирних објеката користећи принцип ласерске оптичке триангулације.Развијени систем обезбеђује тачност и поновљивост мерења на микрометарском нивоу.
Циљ овог пројекта је пројектовање и развој система ласерске инспекције за детекцију површинских дефеката и процена његовог потенцијала за велике брзине инлине апликације.Главне компоненте система за детекцију су ласерски диодни модул као извор осветљења, ЦМОС камера са случајним приступом као јединица за детекцију и КСИЗ транслациона фаза.Развијени су алгоритми за анализу података добијених скенирањем различитих површина узорка.Систем управљања је заснован на принципу оптичке триангулације.Ласерски зрак пада косо на површину узорка.Разлика у висини површине се тада узима као хоризонтално кретање ласерске тачке преко површине узорка.Ово омогућава мерење висине помоћу методе триангулације.Развијени систем детекције се прво калибрише да би се добио фактор конверзије који ће одражавати однос између померања тачке мерене сензором и вертикалног померања површине.Експерименти су спроведени на различитим површинама материјала узорка: месинга, алуминијума и нерђајућег челика.Развијени систем је у стању да прецизно генерише 3Д топографску мапу дефеката који се јављају током рада.Постигнута је просторна резолуција од око 70 µм и резолуција дубине од 60 µм.Перформансе система се такође проверавају мерењем тачности измерених растојања.
Системи за ласерско скенирање брзих влакана користе се у аутоматизованим индустријским производним окружењима за откривање површинских недостатака.Модерније методе за откривање површинских дефеката укључују употребу оптичких влакана за осветљење и детекцију компоненти.Ова дисертација обухвата пројектовање и развој новог оптоелектронског система велике брзине.У овом раду се истражују два извора ЛЕД диода, ЛЕД (светлеће диоде) и ласерске диоде.Ред од пет емитујућих диода и пет пријемних фотодиода налази се један наспрам другог.Прикупљање података контролише и анализира ПЦ помоћу софтвера ЛабВИЕВ.Систем се користи за мерење димензија површинских дефеката као што су рупе (1 мм), слепе рупе (2 мм) и зарези у различитим материјалима.Резултати показују да иако је систем првенствено намењен за 2Д скенирање, он такође може да функционише као ограничени систем за 3Д снимање.Систем је такође показао да су сви проучавани метални материјали способни да рефлектују инфрацрвене сигнале.Новоразвијени метод који користи низ нагнутих влакана омогућава систему да постигне подесиву резолуцију са максималном резолуцијом система од приближно 100 µм (пречник сакупљање влакана).Систем се успешно користи за мерење профила површине, храпавости површине, дебљине и рефлексивности различитих материјала.Овим системом се могу тестирати алуминијум, нерђајући челик, месинг, бакар, туфнол и поликарбонат.Предности овог новог система су брже откривање, нижа цена, мања величина, већа резолуција и флексибилност.
Дизајнирајте, изградите и тестирајте нове системе за интеграцију и примену нових технологија сензора животне средине.Посебно погодан за апликације за праћење фекалних бактерија
Модификовање микро-нано структуре силицијумских соларних ПВ панела ради побољшања снабдевања енергијом
Један од највећих инжењерских изазова са којима се глобално друштво данас суочава је одрживо снабдевање енергијом.Време је да друштво почне у великој мери да се ослања на обновљиве изворе енергије.Сунце даје земљи бесплатну енергију, али савремене методе коришћења ове енергије у виду електричне енергије имају нека ограничења.У случају фотонапонских ћелија, главни проблем је недовољна ефикасност прикупљања сунчеве енергије.Ласерска микромашинска обрада се обично користи за стварање интерконекција између фотонапонских активних слојева као што су стаклене подлоге, хидрогенизовани силицијум и слојеви цинк оксида.Такође је познато да се више енергије може добити повећањем површине соларне ћелије, на пример микромашинском обрадом.Показало се да детаљи површинског профила наноразмера утичу на ефикасност апсорпције енергије соларних ћелија.Сврха овог рада је да се истраже предности прилагођавања микро-, нано- и мезоскалних структура соларних ћелија да би се обезбедила већа снага.Варирањем технолошких параметара оваквих микроструктура и наноструктура биће могуће проучавати њихов утицај на топологију површине.Ћелије ће бити тестиране на енергију коју производе када су изложене експериментално контролисаним нивоима електромагнетне светлости.Успоставиће се директна веза између ефикасности ћелија и текстуре површине.
Метални матрични композити (ММЦ) брзо постају главни кандидати за улогу структуралних материјала у инжењерству и електроници.Алуминијум (Ал) и бакар (Цу) ојачани СиЦ због својих одличних термичких својстава (нпр. низак коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ), висока топлотна проводљивост) и побољшаних механичких својстава (нпр. већа специфична чврстоћа, боље перформансе).Широко се користи у разним индустријама за отпорност на хабање и специфични модул.Недавно су ови висококерамички ММЦ постали још један тренд за апликације за контролу температуре у електронским пакетима.Типично, у пакетима уређаја за напајање, алуминијум (Ал) или бакар (Цу) се користи као хладњак или основна плоча за повезивање са керамичком подлогом која носи чип и повезане структуре игле.Велика разлика у коефицијенту топлотног ширења (ЦТЕ) између керамике и алуминијума или бакра је штетна јер смањује поузданост паковања и такође ограничава величину керамичке подлоге која се може причврстити на подлогу.
С обзиром на овај недостатак, сада је могуће развити, истражити и карактерисати нове материјале који испуњавају ове захтеве за термички побољшане материјале.Са побољшаним својствима топлотне проводљивости и коефицијента термичког ширења (ЦТЕ), ММЦ ЦуСиЦ и АлСиЦ су сада одржива решења за паковање електронике.Овај рад ће проценити јединствена термофизичка својства ових ММЦ-а и њихове могуће примене за термално управљање електронским пакетима.
Нафтне компаније доживљавају значајну корозију у зони заваривања система нафтне и гасне индустрије од угљеничних и нисколегираних челика.У срединама које садрже ЦО2, оштећења од корозије се обично приписују разликама у јачини заштитних филмова од корозије нанесених на различите микроструктуре од угљеничног челика.Локална корозија у металу шава (ВМ) и зони утицаја топлоте (ХАЗ) је углавном последица галванских ефеката због разлика у саставу и микроструктури легуре.Микроструктурне карактеристике основног метала (ПМ), ВМ и ХАЗ су испитане да би се разумео утицај микроструктуре на корозионо понашање заварених спојева од меког челика.Испитивања корозије су спроведена у 3,5% раствору НаЦл засићеном ЦО2 у условима деоксигенације на собној температури (20±2°Ц) и пХ 4,0±0,3.Карактеризација корозивног понашања је спроведена коришћењем електрохемијских метода за одређивање потенцијала отвореног кола, потенциодинамичког скенирања и отпора линеарне поларизације, као и општа металографска карактеризација применом оптичке микроскопије.Главне детектоване морфолошке фазе су игличасти ферит, задржани аустенит и мартензитно-баинитна структура у ВМ.Они су мање уобичајени у ХАЗ.Значајно различито електрохемијско понашање и стопе корозије пронађене су у ПМ, ВМ и ХАЗ.
Радови обухваћени овим пројектом имају за циљ побољшање електричне ефикасности потопљених пумпи.Захтеви индустрије пумпи да се креће у овом правцу недавно су порасли увођењем новог законодавства ЕУ које захтева од индустрије као целине да постигне нове и више нивое ефикасности.Овај рад анализира употребу расхладног омотача за хлађење подручја соленоида пумпе и предлаже побољшања дизајна.Посебно је окарактерисан проток течности и пренос топлоте у расхладним кошуљима оперативних пумпи.Побољшања у дизајну омотача ће обезбедити бољи пренос топлоте до подручја мотора пумпе, што резултира побољшаном ефикасношћу пумпе уз смањење индукованог отпора.За овај посао, постојећи испитни резервоар од 250 м3 додат је систем за испитивање пумпе монтиран на суву јаму.Ово омогућава камеру велике брзине за праћење поља протока и термалну слику кућишта пумпе.Поље протока потврђено ЦФД анализом омогућава експериментисање, тестирање и поређење алтернативних дизајна како би радне температуре биле што ниже могуће.Оригинални дизајн М60-4 полне пумпе је издржао максималну спољну температуру кућишта пумпе од 45°Ц и максималну температуру статора од 90°Ц.Анализа различитих дизајна модела показује који су дизајни кориснији за ефикасније системе, а који не би требало користити.Конкретно, дизајн интегрисаног расхладног намотаја нема побољшања у односу на оригинални дизајн.Повећање броја лопатица радног кола са четири на осам смањило је радну температуру мерену на кућишту за седам степени Целзијуса.
Комбинација велике густине снаге и смањеног времена експозиције у обради метала резултира променом микроструктуре површине.Добијање оптималне комбинације параметара ласерског процеса и брзине хлађења је критично за промену структуре зрна и побољшање триболошких својстава на површини материјала.Главни циљ ове студије био је да се испита утицај брзе пулсне ласерске обраде на триболошка својства комерцијално доступних металних биоматеријала.Овај рад је посвећен ласерској модификацији површине нерђајућег челика АИСИ 316Л и Ти-6Ал-4В.За проучавање утицаја различитих параметара ласерског процеса и резултујуће микроструктуре и морфологије површине коришћен је импулсни ЦО2 ласер од 1,5 кВ.Коришћењем цилиндричног узорка ротираног окомито на смер ласерског зрачења, варирали су интензитет ласерског зрачења, време експозиције, густина флукса енергије и ширина импулса.Карактеризација је извршена коришћењем СЕМ, ЕДКС, мерења храпавости игле и КСРД анализе.Такође је имплементиран модел предвиђања површинске температуре за постављање почетних параметара експерименталног процеса.Затим је извршено мапирање процеса да би се одредио одређени број специфичних параметара за ласерску обраду површине растопљеног челика.Постоји јака корелација између осветљења, времена експозиције, дубине обраде и храпавости обрађеног узорка.Повећана дубина и храпавост микроструктурних промена били су повезани са вишим нивоима излагања и временима експозиције.Анализом храпавости и дубине третиране површине користе се модели флуенцеа енергије и температуре површине за предвиђање степена топљења који ће се десити на површини.Како се време интеракције ласерског зрака повећава, храпавост површине челика се повећава за различите проучаване нивое енергије импулса.Док је примећено да површинска структура задржава нормално поравнање кристала, примећене су промене у оријентацији зрна у областима третираним ласером.
Анализа и карактеризација стресног понашања ткива и његове импликације на дизајн скеле
У овом пројекту развијено је неколико различитих геометрија скеле и извршена је анализа коначних елемената да би се разумеле механичке особине структуре костију, њихова улога у развоју ткива и максимална дистрибуција напрезања и напрезања у скели.Компјутеризована томографија (ЦТ) скенирања узорака трабекуларне кости прикупљена су као додатак структурама скела дизајнираним са ЦАД.Ови дизајни вам омогућавају да креирате и тестирате прототипове, као и да извршите ФЕМ ових дизајна.Механичка мерења микродеформација вршена су на фабрикованим скелама и трабекуларним узорцима кости главе фемура и ови резултати су упоређени са резултатима добијеним од стране ФЕА за исте структуре.Верује се да механичка својства зависе од пројектованог облика (структуре), величине пора (120, 340 и 600 µм) и услова оптерећења (са или без блокова оптерећења).Промене ових параметара су испитиване за порозне оквире од 8 мм3, 22,7 мм3 и 1000 мм3 у циљу свеобухватног проучавања њиховог утицаја на дистрибуцију напона.Резултати експеримената и симулација показују да геометријски дизајн конструкције игра важну улогу у дистрибуцији напрезања и истичу велики потенцијал дизајна оквира за побољшање регенерације костију.Генерално, величина пора је важнија од нивоа порозности у одређивању укупног максималног нивоа напрезања.Међутим, ниво порозности је такође важан у одређивању остеокондуктивности структура скела.Како се ниво порозности повећава са 30% на 70%, максимална вредност напрезања значајно расте за исту величину пора.
Величина пора скеле је такође важна за методу производње.Све модерне методе брзог прототипа имају одређена ограничења.Док је конвенционална производња свестранија, сложеније и мање дизајне је често немогуће направити.Већина ових технологија тренутно номинално није у стању да одрживо произведе поре испод 500 µм.Дакле, резултати са величином пора од 600 µм у овом раду су најрелевантнији за производне могућности тренутних технологија брзе производње.Приказана хексагонална структура, иако се посматра само у једном правцу, била би најанизотропнија структура у поређењу са структурама заснованим на коцки и троуглу.Кубичне и троугласте структуре су релативно изотропне у поређењу са хексагоналним структурама.Анизотропија је важна када се узме у обзир остеопроводљивост пројектоване скеле.Расподела напрезања и локација отвора утичу на процес ремоделирања, а различити услови оптерећења могу променити максималну вредност напона и његову локацију.Преовлађујући правац оптерећења треба да промовише величину и дистрибуцију пора како би се омогућило ћелијама да прерасту у веће поре и обезбедиле хранљиве материје и грађевински материјал.Још један занимљив закључак овог рада, испитивањем дистрибуције напона у попречном пресеку стубова, јесте да су веће вредности напона забележене на површини стубова у односу на центар.У овом раду је показано да су величина пора, ниво порозности и начин оптерећења уско повезани са нивоима напрезања у конструкцији.Ови налази показују могућност стварања структура подупирача у којима нивои напрезања на површини подупирача могу варирати у већој мери, што може подстаћи везивање и раст ћелија.
Скеле за замену за синтетичку кости нуде могућност индивидуалног прилагођавања својстава, превазилажења ограничене доступности донора и побољшања осеоинтеграције.Коштани инжењеринг има за циљ да реши ове проблеме обезбеђивањем висококвалитетних трансплантата који се могу испоручити у великим количинама.У овим применама, и унутрашња и спољашња геометрија скеле су од великог значаја, јер имају значајан утицај на механичка својства, пермеабилност и пролиферацију ћелија.Технологија брзе израде прототипа омогућава употребу нестандардних материјала са задатом и оптимизованом геометријом, произведених са високом прецизношћу.Овај рад истражује способност техника 3Д штампања да произведу сложене геометрије скелетних скела користећи биокомпатибилне материјале од калцијум фосфата.Прелиминарне студије заштићеног материјала показују да се може постићи предвиђено усмерено механичко понашање.Стварна мерења усмерених механичких својстава произведених узорака показала су исте трендове као и резултати анализе коначних елемената (ФЕМ).Овај рад такође показује изводљивост 3Д штампања за израду скела за ткивно инжењерство геометрије од биокомпатибилног калцијум фосфатног цемента.Оквири су направљени штампањем воденог раствора динатријум хидроген фосфата на слоју праха који се састоји од хомогене смеше калцијум хидроген фосфата и калцијум хидроксида.Реакција влажног хемијског таложења одвија се у слоју праха 3Д штампача.Чврсти узорци су направљени за мерење механичких својстава волуметријске компресије произведеног калцијум фосфатног цемента (ЦПЦ).Тако произведени делови имали су просечан модул еластичности од 3,59 МПа и просечну чврстоћу на притисак од 0,147 МПа.Синтеровање доводи до значајног повећања својстава компресије (Е = 9,15 МПа, σт = 0,483 МПа), али смањује специфичну површину материјала.Као резултат синтеровања, калцијум фосфатни цемент се разлаже на β-трикалцијум фосфат (β-ТЦП) и хидроксиапатит (ХА), што потврђују подаци термогравиметријске и диференцијалне термичке анализе (ТГА/ДТА) и рендгенске дифракцијске анализе ( КСРД).својства су недовољна за високо оптерећене имплантате, где је потребна чврстоћа од 1,5 до 150 МПа, а чврстоћа на притисак прелази 10 МПа.Међутим, даља накнадна обрада, као што је инфилтрација биоразградивим полимерима, може учинити ове структуре погодним за примену у стенту.
Циљ: Истраживања у механици тла су показала да вибрације примењене на агрегате резултирају ефикаснијим поравнањем честица и смањењем енергије потребне за деловање на агрегат.Наш циљ је био да развијемо методу за утицај вибрације на процес импактације кости и проценимо њен утицај на механичка својства импактираних графтова.
Фаза 1: млевење 80 грла говеђе бутне кости помоћу млина за кости Новиомагус.Графтови су затим испрани коришћењем пулсног система за испирање сланим раствором на посуди за сито.Развијен је вибро-ударни уређај, опремљен са два 15 В ДЦ мотора са ексцентричним теговима фиксираним унутар металног цилиндра.Баците на њега тег са дате висине 72 пута да бисте репродуковали процес ударања у кост.Тестиран је опсег фреквенције вибрација мерен акцелерометром уграђеним у вибрационој комори.Сваки тест смицања је затим поновљен при четири различита нормална оптерећења да би се добио низ кривуља напон-деформација.За сваки тест су конструисане Мохр-Цоуломбове коверте отказа, из којих су изведене смичне чврстоће и вредности блокирања.
Фаза 2: Поновите експеримент додавањем крви да бисте поновили богато окружење на које се сусрећемо у хируршким условима.
Фаза 1: Графтови са повећаном вибрацијом на свим фреквенцијама вибрација су показали већу отпорност на смицање у поређењу са ударом без вибрација.Вибрације на 60 Хз су имале највећи утицај и биле су значајне.
Фаза 2: Калемљење са додатним вибрационим ударом у засићеним агрегатима показало је мању отпорност на смицање за сва нормална тлачна оптерећења од удара без вибрација.
Закључак: Принципи грађевинарства су применљиви на имплантацију имплантиране кости.У сувим агрегатима, додавање вибрација може побољшати механичка својства ударних честица.У нашем систему оптимална фреквенција вибрација је 60 Хз.Код засићених агрегата повећање вибрација негативно утиче на чврстоћу агрегата на смицање.Ово се може објаснити процесом течења.
Циљ овог рада је био да се дизајнира, изгради и тестира систем који може да узнемирава субјекте који на њему стоје како би се проценила њихова способност да реагују на ове промене.Ово се може учинити брзим нагињањем површине на којој особа стоји, а затим је враћањем у хоризонтални положај.Из овога је могуће утврдити да ли су испитаници били у стању да одрже стање равнотеже и колико им је времена требало да поврате ово стање равнотеже.Ово стање равнотеже ће се одредити мерењем постуралног утицаја субјекта.Њихово природно љуљање је измерено помоћу панела профила притиска стопала како би се утврдило колики је био њихање током теста.Систем је такође дизајниран да буде свестранији и приступачнији него што је тренутно комерцијално доступан, јер, иако су ове машине важне за истраживање, тренутно нису у широкој употреби због своје високе цене.Новоразвијени систем представљен у овом чланку је коришћен за померање тест објеката тежине до 100 кг.
У овом раду осмишљено је шест лабораторијских експеримената из инжењерских и физичких наука како би се унапредио процес учења ученика.Ово се постиже инсталирањем и креирањем виртуелних инструмената за ове експерименте.Коришћење виртуелних инструмената се директно пореди са традиционалним лабораторијским методама наставе и разматра се основа за развој оба приступа.Претходни рад који је користио учење уз помоћ рачунара (ЦБЛ) у сличним пројектима који се односе на овај рад коришћен је за процену неких предности виртуелних инструмената, посебно оних који се односе на повећано интересовање ученика, задржавање памћења, разумевање и коначно лабораторијско извештавање..повезане бенефиције.Виртуелни експеримент о коме се говори у овој студији је ревидирана верзија експеримента традиционалног стила и на тај начин пружа директно поређење нове ЦБЛ технике са лабораторијом традиционалног стила.Не постоји концептуална разлика између две верзије експеримента, разлика је само у начину на који је представљен.Ефикасност ових ЦБЛ метода је процењена посматрањем перформанси ученика који користе виртуелни инструмент у поређењу са другим ученицима у истом одељењу који су изводили традиционални експериментални начин.Сви ученици се оцењују подношењем извештаја, питања са вишеструким избором везаних за њихове експерименте и упитника.Резултати ове студије су такође упоређени са другим сродним студијама у области ЦБЛ.
Време поста: 19. фебруар 2023