Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines automatisierten Laserbearbeitungsprozesses mit hoher Maßgenauigkeit und vorgegebenen Prozesskosten.Diese Arbeit umfasst die Analyse von Größen- und Kostenvorhersagemodellen für die Laserherstellung interner Nd:YVO4-Mikrokanäle in PMMA und die interne Laserbearbeitung von Polycarbonat zur Herstellung mikrofluidischer Geräte.Um diese Projektziele zu erreichen, verglichen ANN und DoE die Größe und Kosten von CO2- und Nd:YVO4-Lasersystemen.Es wird eine vollständige Implementierung der Feedback-Steuerung mit Submikron-Genauigkeit der linearen Positionierung mit Feedback vom Encoder implementiert.Insbesondere die Automatisierung der Laserstrahlung und Probenpositionierung wird durch FPGA gesteuert.Durch fundierte Kenntnisse der Betriebsabläufe und der Software des Nd:YVO4-Systems konnte die Steuereinheit durch einen programmierbaren Automatisierungscontroller (PAC) Compact-Rio ersetzt werden, was im Schritt „High Resolution Feedback 3D Positioning“ von LabVIEW Code Control Submicron Encoders durchgeführt wurde .Die vollständige Automatisierung dieses Prozesses im LabVIEW-Code befindet sich in der Entwicklung.Aktuelle und zukünftige Arbeiten umfassen Messungen der Maßhaltigkeit, Präzision und Reproduzierbarkeit von Designsystemen und die damit verbundene Optimierung der Mikrokanalgeometrie für die Mikrofluidik- und Labor-Device-on-a-Chip-Fertigung für chemische/analytische Anwendungen und die Trennwissenschaft.
Zahlreiche Anwendungen von Formteilen aus halbhartem Metall (SSM) erfordern hervorragende mechanische Eigenschaften.Hervorragende mechanische Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und Steifigkeit hängen von den Mikrostrukturmerkmalen ab, die durch die ultrafeine Korngröße entstehen.Diese Korngröße hängt in der Regel von der optimalen Verarbeitbarkeit des SSM ab.Allerdings weisen SSM-Gussteile häufig Restporosität auf, die sich äußerst nachteilig auf die Leistung auswirkt.In dieser Arbeit werden die wichtigen Prozesse des Formens halbharter Metalle zur Herstellung hochwertigerer Teile untersucht.Diese Teile sollten eine verringerte Porosität und verbesserte mikrostrukturelle Eigenschaften aufweisen, einschließlich einer ultrafeinen Korngröße und einer gleichmäßigen Verteilung der Härtungsausscheidungen und der Zusammensetzung der legierenden Mikroelemente.Insbesondere wird der Einfluss der Zeit-Temperatur-Vorbehandlungsmethode auf die Entwicklung der gewünschten Mikrostruktur analysiert.Es werden Eigenschaften untersucht, die sich aus der Masseverbesserung ergeben, wie z. B. Festigkeits-, Härte- und Steifigkeitssteigerungen.
Bei dieser Arbeit handelt es sich um eine Studie zur Lasermodifikation der Oberfläche von H13-Werkzeugstahl mithilfe eines gepulsten Laserbearbeitungsmodus.Der zunächst durchgeführte experimentelle Screening-Plan führte zu einem optimierteren Detailplan.Zum Einsatz kommt ein Kohlendioxid (CO2)-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm.Im Versuchsplan der Studie wurden Laserpunkte in drei verschiedenen Größen verwendet: 0,4, 0,2 und 0,09 mm Durchmesser.Weitere steuerbare Parameter sind die Laserspitzenleistung, die Pulswiederholungsrate und die Pulsüberlappung.Argongas mit einem Druck von 0,1 MPa hilft ständig bei der Laserbearbeitung.Probe H13 wurde vor der Bearbeitung aufgeraut und chemisch geätzt, um die Oberflächenabsorptionsfähigkeit bei der CO2-Laserwellenlänge zu erhöhen.Laserbehandelte Proben wurden für metallografische Untersuchungen vorbereitet und ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften charakterisiert.Metallografische Untersuchungen und Analysen der chemischen Zusammensetzung wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektrometrie durchgeführt.Die Kristallinitäts- und Phasendetektion der modifizierten Oberfläche wurde mithilfe eines XRD-Systems mit Cu-Kα-Strahlung und einer Wellenlänge von 1,54 Å durchgeführt.Das Oberflächenprofil wird mit einem Tasterprofilierungssystem gemessen.Die Härteeigenschaften der modifizierten Oberflächen wurden durch Mikroindentation mit Vickers-Diamant gemessen.Der Einfluss der Oberflächenrauheit auf die Ermüdungseigenschaften der modifizierten Oberflächen wurde mithilfe eines speziell hergestellten thermischen Ermüdungssystems untersucht.Es wurde beobachtet, dass es möglich ist, modifizierte Oberflächenkörner mit ultrafeinen Größen von weniger als 500 nm zu erhalten.Bei laserbehandelten H13-Proben wurde eine verbesserte Oberflächentiefe im Bereich von 35 bis 150 µm erreicht.Die Kristallinität der modifizierten H13-Oberfläche wird deutlich reduziert, was mit einer zufälligen Verteilung der Kristallite nach der Laserbehandlung einhergeht.Die minimale korrigierte durchschnittliche Oberflächenrauheit von H13 Ra beträgt 1,9 µm.Eine weitere wichtige Entdeckung ist, dass die Härte der modifizierten H13-Oberfläche bei verschiedenen Lasereinstellungen zwischen 728 und 905 HV0,1 liegt.Um die Wirkung von Laserparametern besser zu verstehen, wurde ein Zusammenhang zwischen thermischen Simulationsergebnissen (Heiz- und Abkühlraten) und Härteergebnissen hergestellt.Diese Ergebnisse sind wichtig für die Entwicklung von Oberflächenhärtungsmethoden zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Hitzeschutzbeschichtungen.
Parametrische Schlageigenschaften fester Sportbälle zur Entwicklung typischer Kerne für GAA-Sliotar
Das Hauptziel dieser Studie besteht darin, das dynamische Verhalten des Sliotar-Kerns beim Aufprall zu charakterisieren.Die viskoelastischen Eigenschaften des Balls wurden für verschiedene Aufprallgeschwindigkeiten untersucht.Moderne Polymerkugeln reagieren empfindlich auf die Dehnungsgeschwindigkeit, während herkömmliche Mehrkomponentenkugeln dehnungsabhängig sind.Die nichtlineare viskoelastische Reaktion wird durch zwei Steifigkeitswerte definiert: Anfangssteifigkeit und Volumensteifigkeit.Herkömmliche Bälle sind je nach Geschwindigkeit 2,5-mal steifer als moderne Bälle.Der schnellere Anstieg der Steifigkeit herkömmlicher Bälle führt im Vergleich zu modernen Bällen zu einem nichtlineareren COR gegenüber der Geschwindigkeit.Die Ergebnisse der dynamischen Steifigkeit zeigen, dass quasistatische Tests und Gleichungen der Federtheorie nur begrenzt anwendbar sind.Eine Analyse des Verhaltens der Kugelverformung zeigt, dass die Verschiebung des Schwerpunkts und die diametrale Kompression nicht für alle Kugeltypen konsistent sind.Durch umfangreiche Prototyping-Experimente wurde der Einfluss der Herstellungsbedingungen auf die Ballleistung untersucht.Die Produktionsparameter Temperatur, Druck und Materialzusammensetzung variierten, um eine Reihe von Bällen herzustellen.Die Härte des Polymers beeinflusst die Steifigkeit, jedoch nicht die Energiedissipation. Eine Erhöhung der Steifigkeit erhöht die Steifigkeit des Balls.Nukleierende Additive beeinflussen die Reaktivität der Kugel, eine Erhöhung der Menge an Additiven führt zu einer Verringerung der Reaktivität der Kugel, dieser Effekt ist jedoch abhängig von der Polymersorte.Mithilfe dreier mathematischer Modelle wurde eine numerische Analyse durchgeführt, um die Reaktion des Balls auf einen Aufprall zu simulieren.Das erste Modell erwies sich als nur bedingt in der Lage, das Verhalten des Balls zu reproduzieren, obwohl es zuvor erfolgreich bei anderen Balltypen eingesetzt wurde.Das zweite Modell zeigte eine vernünftige Darstellung der Ballaufprallreaktion, die im Allgemeinen auf alle getesteten Balltypen anwendbar war, aber die Vorhersagegenauigkeit der Kraft-Weg-Reaktion war nicht so hoch, wie es für eine groß angelegte Implementierung erforderlich wäre.Das dritte Modell zeigte eine deutlich bessere Genauigkeit bei der Simulation der Ballreaktion.Die vom Modell für dieses Modell generierten Kraftwerte stimmen zu 95 % mit den experimentellen Daten überein.
Mit dieser Arbeit wurden zwei Hauptziele erreicht.Zum einen geht es um die Konstruktion und Herstellung eines Hochtemperatur-Kapillarviskosimeters, zum anderen um die Strömungssimulation halbfester Metalle, um das Design zu unterstützen und Daten für Vergleichszwecke bereitzustellen.Für erste Tests wurde ein Hochtemperatur-Kapillarviskosimeter gebaut und verwendet.Mit dem Gerät soll die Viskosität halbharter Metalle unter Bedingungen hoher Temperaturen und Schergeschwindigkeiten gemessen werden, die denen in der Industrie ähneln.Das Kapillarviskosimeter ist ein Einpunktsystem, das die Viskosität durch Messung des Durchflusses und des Druckabfalls über die Kapillare berechnen kann, da die Viskosität direkt proportional zum Druckabfall und umgekehrt proportional zum Durchfluss ist.Zu den Designkriterien gehören Anforderungen an gut kontrollierte Temperaturen bis zu 800 °C, Injektionsschergeschwindigkeiten über 10.000 s-1 und kontrollierte Injektionsprofile.Mit der FLUENT-Software für Computational Fluid Dynamics (CFD) wurde ein zweidimensionales zweiphasiges theoretisches zeitabhängiges Modell entwickelt.Dies wurde verwendet, um die Viskosität halbfester Metalle zu bewerten, wenn sie mit Injektionsgeschwindigkeiten von 0,075, 0,5 und 1 m/s durch ein Kapillarviskosimeter laufen.Der Einfluss eines Anteils metallischer Feststoffe (fs) von 0,25 bis 0,50 wurde ebenfalls untersucht.Für die Potenzgesetz-Viskositätsgleichung, die zur Entwicklung des Fluent-Modells verwendet wurde, wurde eine starke Korrelation zwischen diesen Parametern und der resultierenden Viskosität festgestellt.
In diesem Artikel wird der Einfluss von Prozessparametern auf die Herstellung von Al-SiC-Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC) in einem Batch-Kompostierungsprozess untersucht.Zu den untersuchten Prozessparametern gehörten Rührgeschwindigkeit, Rührzeit, Rührergeometrie, Rührerposition und Temperatur (Viskosität) der metallischen Flüssigkeit.Visuelle Simulationen wurden bei Raumtemperatur (25 ± C), Computersimulationen und Verifizierungstests für die Herstellung von MMC Al-SiC durchgeführt.In visuellen und Computersimulationen wurden Wasser und Glycerin/Wasser zur Darstellung von flüssigem bzw. halbfestem Aluminium verwendet.Untersucht wurden die Auswirkungen von Viskositäten von 1, 300, 500, 800 und 1000 mPa·s und Rührgeschwindigkeiten von 50, 100, 150, 200, 250 und 300 U/min.10 Rollen pro Stück.% verstärkte SiC-Partikel, ähnlich denen, die in Aluminium-MMK verwendet werden, wurden in Visualisierungs- und Computertests verwendet.Bildgebungstests wurden in Klarglasbechern durchgeführt.Computersimulationen wurden mit Fluent (CFD-Programm) und dem optionalen MixSim-Paket durchgeführt.Dazu gehört die 2D-achsensymmetrische mehrphasige zeitabhängige Simulation von Produktionswegen mithilfe des Eulerschen (granularen) Modells.Die Abhängigkeit der Partikeldispersionszeit, der Absetzzeit und der Wirbelhöhe von der Mischgeometrie und der Rührerrotationsgeschwindigkeit wurde nachgewiesen.Für einen Rührer mit °at-Paddeln hat sich ein Paddelwinkel von 60 Grad als besser geeignet erwiesen, um schnell eine gleichmäßige Verteilung der Partikel zu erreichen.Als Ergebnis dieser Tests wurde festgestellt, dass zur Erzielung einer gleichmäßigen SiC-Verteilung die Rührgeschwindigkeit 150 U/min für das Wasser-SiC-System und 300 U/min für das Glycerin/Wasser-SiC-System betrug.Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung der Viskosität von 1 mPa·s (für flüssiges Metall) auf 300 mPa·s (für halbfestes Metall) einen großen Einfluss auf die Dispersions- und Abscheidungszeit von SiC hatte.Eine weitere Erhöhung von 300 mPa·s auf 1000 mPa·s hat jedoch kaum Auswirkungen auf diese Zeit.Ein wesentlicher Teil dieser Arbeit umfasste die Konstruktion, den Bau und die Validierung einer speziellen Schnellhärte-Gießmaschine für diese Hochtemperaturbehandlungsmethode.Die Maschine besteht aus einem Rührer mit vier flachen Flügeln im Winkel von 60 Grad und einem Tiegel in einer Ofenkammer mit Widerstandsheizung.Die Anlage umfasst einen Aktuator, der das verarbeitete Gemisch schnell löscht.Diese Anlage dient der Herstellung von Al-SiC-Verbundwerkstoffen.Im Allgemeinen wurde eine gute Übereinstimmung zwischen Visualisierung, Berechnung und experimentellen Testergebnissen gefunden.
Es gibt viele verschiedene Rapid-Prototyping-Techniken (RP), die vor allem im letzten Jahrzehnt für den Einsatz in großem Maßstab entwickelt wurden.Heutzutage im Handel erhältliche Rapid-Prototyping-Systeme nutzen eine Vielzahl von Technologien unter Verwendung von Papier, Wachs, lichthärtenden Harzen, Polymeren und neuartigen Metallpulvern.Das Projekt umfasste eine Rapid-Prototyping-Methode, Fused Deposition Modeling, die erstmals 1991 kommerzialisiert wurde. In dieser Arbeit wurde eine neue Version des Systems zur Modellierung durch Auftragen mit Wachs entwickelt und verwendet.Dieses Projekt beschreibt den grundlegenden Aufbau des Systems und die Wachsabscheidungsmethode.FDM-Maschinen erzeugen Teile, indem sie halbgeschmolzenes Material in einem vorgegebenen Muster durch beheizte Düsen auf eine Plattform extrudieren.Die Extrusionsdüse ist auf einem XY-Tisch montiert, der von einem Computersystem gesteuert wird.In Kombination mit der automatischen Steuerung des Kolbenmechanismus und der Position des Einlegers werden genaue Modelle erstellt.Einzelne Wachsschichten werden übereinander gestapelt, um 2D- und 3D-Objekte zu erzeugen.Auch die Eigenschaften des Wachses wurden analysiert, um den Herstellungsprozess der Modelle zu optimieren.Dazu gehören die Phasenübergangstemperatur des Wachses, die Viskosität des Wachses und die Form des Wachstropfens während der Verarbeitung.
In den letzten fünf Jahren haben Forschungsteams am Science Cluster der City University Dublin Division zwei Laser-Mikrobearbeitungsverfahren entwickelt, mit denen Kanäle und Voxel mit reproduzierbarer Auflösung im Mikrometerbereich erzeugt werden können.Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Verwendung maßgeschneiderter Materialien zur Isolierung von Zielbiomolekülen.Vorläufige Arbeiten zeigen, dass neue Morphologien von Kapillarmischungs- und Oberflächenkanälen geschaffen werden können, um die Trennfähigkeiten zu verbessern.Diese Arbeit wird sich auf die Anwendung verfügbarer Mikrobearbeitungswerkzeuge konzentrieren, um Oberflächengeometrien und Kanäle zu entwerfen, die eine verbesserte Trennung und Charakterisierung biologischer Systeme ermöglichen.Die Anwendung dieser Systeme erfolgt nach dem Lab-on-a-Chip-Ansatz für biodiagnostische Zwecke.Geräte, die mit dieser entwickelten Technologie hergestellt werden, werden im Mikrofluidiklabor des Projekts auf einem Chip eingesetzt.Ziel des Projekts ist es, mithilfe experimenteller Design-, Optimierungs- und Simulationstechniken einen direkten Zusammenhang zwischen Laserbearbeitungsparametern und Kanaleigenschaften im Mikro- und Nanobereich herzustellen und diese Informationen zur Verbesserung der Trennkanäle in diesen Mikrotechnologien zu nutzen.Zu den spezifischen Ergebnissen der Arbeit gehören: Kanaldesign und Oberflächenmorphologie zur Verbesserung der Trennwissenschaft;monolithische Pump- und Extraktionsstufen in integrierten Chips;Trennung ausgewählter und extrahierter Zielbiomoleküle auf integrierten Chips.
Erzeugung und Steuerung zeitlicher Temperaturgradienten und Längsprofile entlang kapillarer LC-Säulen mithilfe von Peltier-Arrays und Infrarot-Thermografie
Basierend auf der Verwendung seriell angeordneter, individuell gesteuerter thermoelektrischer Peltier-Zellen wurde eine neue Direktkontaktplattform zur genauen Temperaturregelung von Kapillarsäulen entwickelt.Die Plattform bietet eine schnelle Temperaturregelung für Kapillar- und Mikro-LC-Säulen und ermöglicht die gleichzeitige Programmierung zeitlicher und räumlicher Temperaturen.Die Plattform arbeitet in einem Temperaturbereich von 15 bis 200 °C mit einer Anstiegsrate von etwa 400 °C/min für jede der 10 ausgerichteten Peltier-Zellen.Das System wurde für mehrere nicht standardmäßige kapillarbasierte Messmodi evaluiert, wie z. B. die direkte Anwendung von Temperaturgradienten mit linearen und nichtlinearen Profilen, einschließlich statischer Säulentemperaturgradienten und zeitlicher Temperaturgradienten, präzise temperaturgesteuerte Gradienten, polymerisierte Kapillarmonolithik stationäre Phasen und Herstellung monolithischer Phasen in mikrofluidischen Kanälen (auf einem Chip).Das Gerät kann mit Standard- und Säulenchromatographiesystemen verwendet werden.
Elektrohydrodynamische Fokussierung in einem zweidimensionalen planaren Mikrofluidikgerät zur Vorkonzentration kleiner Analyten
Diese Arbeit umfasst elektrohydrodynamische Fokussierung (EHDF) und Photonentransfer, um die Entwicklung der Voranreicherung und Artenidentifizierung zu unterstützen.EHDF ist eine ionenausgeglichene Fokussierungsmethode, die auf der Herstellung eines Gleichgewichts zwischen hydrodynamischen und elektrischen Kräften basiert, bei dem die interessierenden Ionen stationär werden.Diese Studie stellt eine neuartige Methode vor, bei der anstelle des herkömmlichen Mikrokanalsystems ein 2D-offenes 2D-Flachraum-Mikrofluidikgerät verwendet wird.Solche Geräte können große Stoffmengen vorkonzentrieren und sind relativ einfach herzustellen.Diese Studie präsentiert die Ergebnisse einer neu entwickelten Simulation mit COMSOL Multiphysics® 3.5a.Die Ergebnisse dieser Modelle wurden mit experimentellen Ergebnissen verglichen, um die identifizierten Strömungsgeometrien und Bereiche hoher Konzentration zu testen.Das entwickelte numerische Mikrofluidikmodell wurde mit zuvor veröffentlichten Experimenten verglichen und die Ergebnisse waren sehr konsistent.Basierend auf diesen Simulationen wurde ein neuer Schiffstyp erforscht, um optimale Bedingungen für das EHDF zu schaffen.Die experimentellen Ergebnisse mit dem Chip übertrafen die Leistung des Modells.In den hergestellten Mikrofluidik-Chips wurde ein neuer Modus namens laterales EGDP beobachtet, bei dem die untersuchte Substanz senkrecht zur angelegten Spannung fokussiert wurde.Denn Erkennung und Bildgebung sind Schlüsselaspekte solcher Voranreicherungs- und Artenidentifizierungssysteme.Es werden numerische Modelle und experimentelle Verifizierungen der Lichtausbreitung und Lichtintensitätsverteilung in zweidimensionalen Mikrofluidsystemen vorgestellt.Das entwickelte numerische Modell der Lichtausbreitung wurde erfolgreich experimentell sowohl im Hinblick auf den tatsächlichen Lichtweg durch das System als auch im Hinblick auf die Intensitätsverteilung verifiziert, was zu Ergebnissen führte, die für die Optimierung von Photopolymerisationssystemen sowie für optische Detektionssysteme von Interesse sein könnten unter Verwendung von Kapillaren..
Je nach Geometrie können Mikrostrukturen in der Telekommunikation, Mikrofluidik, Mikrosensorik, Data Warehousing, Glasschneiden und dekorativen Markierungen eingesetzt werden.In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen den Einstellungen der Parameter des Nd:YVO4- und CO2-Lasersystems und der Größe und Morphologie von Mikrostrukturen untersucht.Zu den untersuchten Parametern des Lasersystems gehören die Leistung P, die Pulswiederholungsrate PRF, die Anzahl der Pulse N und die Scanrate U. Zu den gemessenen Ausgangsgrößen gehören äquivalente Voxeldurchmesser sowie Mikrokanalbreite, -tiefe und Oberflächenrauheit.Mit einem Nd:YVO4-Laser (2,5 W, 1,604 µm, 80 ns) wurde ein 3D-Mikrobearbeitungssystem entwickelt, um Mikrostrukturen in Polycarbonatproben herzustellen.Mikrostrukturelle Voxel haben einen Durchmesser von 48 bis 181 µm.Das System sorgt außerdem für eine präzise Fokussierung, indem es Mikroskopobjektive verwendet, um kleinere Voxel im Bereich von 5 bis 10 µm in Natronkalkglas-, Quarzglas- und Saphirproben zu erzeugen.Ein CO2-Laser (1,5 kW, 10,6 µm, minimale Pulsdauer 26 µs) wurde verwendet, um Mikrokanäle in den Natron-Kalk-Glasproben zu erzeugen.Die Querschnittsform der Mikrokanäle variierte stark zwischen V-Nuten, U-Nuten und oberflächlichen Ablationsstellen.Auch die Größe der Mikrokanäle variiert stark: von 81 bis 365 µm Breite, von 3 bis 379 µm Tiefe und einer Oberflächenrauheit von 2 bis 13 µm, je nach Installation.Mikrokanalgrößen wurden anhand der Laserbearbeitungsparameter mithilfe der Response-Surface-Methodik (RSM) und der Versuchsplanung (DOE) untersucht.Die gesammelten Ergebnisse wurden verwendet, um den Einfluss von Prozessparametern auf die Volumen- und Massenablationsrate zu untersuchen.Darüber hinaus wurde ein mathematisches Modell des thermischen Prozesses entwickelt, um das Verständnis des Prozesses zu erleichtern und die Vorhersage der Kanaltopologie vor der eigentlichen Herstellung zu ermöglichen.
Die Messindustrie ist immer auf der Suche nach neuen Möglichkeiten zur genauen und schnellen Untersuchung und Digitalisierung der Oberflächentopographie, einschließlich der Berechnung von Oberflächenrauheitsparametern und der Erstellung von Punktwolken (Sätze dreidimensionaler Punkte, die eine oder mehrere Oberflächen beschreiben) für die Modellierung oder das Reverse Engineering.Es gibt zwar Systeme, und optische Systeme erfreuen sich in den letzten zehn Jahren immer größerer Beliebtheit, doch die meisten optischen Profilmessgeräte sind teuer in der Anschaffung und Wartung.Abhängig von der Art des Systems können optische Profilmessgeräte auch schwierig zu konstruieren sein und aufgrund ihrer Zerbrechlichkeit für die meisten Werkstatt- oder Fabrikanwendungen möglicherweise nicht geeignet sein.Dieses Projekt umfasst die Entwicklung eines Profilers, der die Prinzipien der optischen Triangulation nutzt.Das entwickelte System verfügt über eine Scantischfläche von 200 x 120 mm und einen vertikalen Messbereich von 5 mm.Die Position des Lasersensors über der Zieloberfläche ist ebenfalls um 15 mm einstellbar.Für das automatische Scannen von vom Benutzer ausgewählten Teilen und Oberflächenbereichen wurde ein Steuerungsprogramm entwickelt.Dieses neue System zeichnet sich durch Maßgenauigkeit aus.Der gemessene maximale Kosinusfehler des Systems beträgt 0,07°.Die dynamische Genauigkeit des Systems wird mit 2 µm in der Z-Achse (Höhe) und etwa 10 µm in der X- und Y-Achse gemessen.Das Größenverhältnis zwischen den gescannten Teilen (Münzen, Schrauben, Unterlegscheiben und Glasfaser-Matrizen) war gut.Systemtests werden ebenfalls besprochen, einschließlich Profiler-Einschränkungen und mögliche Systemverbesserungen.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Charakterisierung eines neuen optischen Hochgeschwindigkeits-Online-Systems zur Oberflächenfehlerprüfung.Das Steuerungssystem basiert auf dem Prinzip der optischen Triangulation und bietet eine berührungslose Methode zur Bestimmung des dreidimensionalen Profils diffuser Oberflächen.Zu den Hauptkomponenten des Entwicklungssystems gehören ein Diodenlaser, eine CCf15-CMOS-Kamera und zwei PC-gesteuerte Servomotoren.Probenbewegung, Bilderfassung und 3D-Oberflächenprofilierung werden in der LabView-Software programmiert.Die Überprüfung der erfassten Daten kann erleichtert werden, indem ein Programm zur virtuellen Darstellung einer 3D-gescannten Oberfläche erstellt und die erforderlichen Oberflächenrauheitsparameter berechnet werden.Mithilfe von Servomotoren wird die Probe mit einer Auflösung von 0,05 µm in X- und Y-Richtung bewegt.Der entwickelte berührungslose Online-Oberflächenprofilierer kann schnelles Scannen und eine hochauflösende Oberflächeninspektion durchführen.Das entwickelte System wird erfolgreich zur automatischen Erstellung von 2D-Oberflächenprofilen, 3D-Oberflächenprofilen und Oberflächenrauheitsmessungen auf der Oberfläche verschiedener Probenmaterialien eingesetzt.Das automatisierte Inspektionsgerät verfügt über einen XY-Scanbereich von 12 x 12 mm.Um das entwickelte Profilierungssystem zu charakterisieren und zu kalibrieren, wurde das vom System gemessene Oberflächenprofil mit der gleichen Oberfläche verglichen, die mit einem optischen Mikroskop, einem Binokularmikroskop, einem AFM und Mitutoyo Surftest-402 gemessen wurde.
Die Anforderungen an die Qualität der Produkte und der darin verwendeten Materialien werden immer anspruchsvoller.Die Lösung für viele Probleme der visuellen Qualitätssicherung (QS) ist der Einsatz automatisierter Echtzeit-Oberflächeninspektionssysteme.Dies erfordert eine gleichmäßige Produktqualität bei hohem Durchsatz.Daher werden Systeme benötigt, die zu 100 % in der Lage sind, Materialien und Oberflächen in Echtzeit zu testen.Um dieses Ziel zu erreichen, bietet die Kombination von Lasertechnologie und Computersteuerungstechnologie eine effektive Lösung.In dieser Arbeit wurde ein schnelles, kostengünstiges und hochpräzises berührungsloses Laserscansystem entwickelt.Das System ist in der Lage, die Dicke fester undurchsichtiger Objekte nach dem Prinzip der laseroptischen Triangulation zu messen.Das entwickelte System gewährleistet die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen im Mikrometerbereich.
Das Ziel dieses Projekts besteht darin, ein Laserinspektionssystem zur Erkennung von Oberflächenfehlern zu entwerfen und zu entwickeln und sein Potenzial für Hochgeschwindigkeits-Inline-Anwendungen zu bewerten.Die Hauptkomponenten des Detektionssystems sind ein Laserdiodenmodul als Beleuchtungsquelle, eine CMOS-Random-Access-Kamera als Detektionseinheit und ein XYZ-Translationstisch.Es wurden Algorithmen zur Analyse von Daten entwickelt, die durch Scannen verschiedener Probenoberflächen gewonnen wurden.Das Steuerungssystem basiert auf dem Prinzip der optischen Triangulation.Der Laserstrahl trifft schräg auf die Probenoberfläche.Der Unterschied in der Oberflächenhöhe wird dann als horizontale Bewegung des Laserpunkts über die Probenoberfläche angesehen.Dadurch können Höhenmessungen im Triangulationsverfahren durchgeführt werden.Das entwickelte Erkennungssystem wird zunächst kalibriert, um einen Umrechnungsfaktor zu erhalten, der die Beziehung zwischen der vom Sensor gemessenen Verschiebung des Punktes und der vertikalen Verschiebung der Oberfläche widerspiegelt.Die Experimente wurden auf verschiedenen Oberflächen der Probenmaterialien durchgeführt: Messing, Aluminium und Edelstahl.Das entwickelte System ist in der Lage, eine topografische 3D-Karte der während des Betriebs auftretenden Defekte genau zu erstellen.Es wurde eine Ortsauflösung von ca. 70 µm und eine Tiefenauflösung von 60 µm erreicht.Die Systemleistung wird auch durch Messung der Genauigkeit der gemessenen Entfernungen überprüft.
Hochgeschwindigkeits-Faserlaser-Scansysteme werden in automatisierten industriellen Fertigungsumgebungen zur Erkennung von Oberflächenfehlern eingesetzt.Zu den moderneren Methoden zur Erkennung von Oberflächenfehlern gehört die Verwendung von Lichtwellenleitern zur Beleuchtung und Bauteilerkennung.Diese Dissertation umfasst den Entwurf und die Entwicklung eines neuen optoelektronischen Hochgeschwindigkeitssystems.In dieser Arbeit werden zwei LED-Quellen untersucht: LEDs (lichtemittierende Dioden) und Laserdioden.Gegenüberliegend befindet sich eine Reihe von fünf Sendedioden und fünf Empfangsfotodioden.Die Datenerfassung wird von einem PC mit der Software LabVIEW gesteuert und analysiert.Das System dient zur Messung der Abmessungen von Oberflächenfehlern wie Löchern (1 mm), Sacklöchern (2 mm) und Kerben in verschiedenen Materialien.Die Ergebnisse zeigen, dass das System zwar in erster Linie für das 2D-Scannen gedacht ist, aber auch als begrenztes 3D-Bildgebungssystem eingesetzt werden kann.Das System zeigte außerdem, dass alle untersuchten metallischen Materialien in der Lage waren, Infrarotsignale zu reflektieren.Eine neu entwickelte Methode, die eine Anordnung geneigter Fasern verwendet, ermöglicht es dem System, eine einstellbare Auflösung mit einer maximalen Systemauflösung von etwa 100 µm (Sammelfaserdurchmesser) zu erreichen.Das System wurde erfolgreich zur Messung von Oberflächenprofil, Oberflächenrauheit, Dicke und Reflexionsvermögen verschiedener Materialien eingesetzt.Mit diesem System können Aluminium, Edelstahl, Messing, Kupfer, Tuffnol und Polycarbonat geprüft werden.Die Vorteile dieses neuen Systems sind schnellere Erkennung, geringere Kosten, geringere Größe, höhere Auflösung und Flexibilität.
Entwerfen, bauen und testen Sie neue Systeme zur Integration und Bereitstellung neuer Umweltsensortechnologien.Besonders geeignet für Anwendungen zur Überwachung von Stuhlbakterien
Modifizierung der Mikro-Nano-Struktur von Silizium-Solar-PV-Modulen zur Verbesserung der Energieversorgung
Eine der größten technischen Herausforderungen, vor denen die globale Gesellschaft heute steht, ist die nachhaltige Energieversorgung.Es ist an der Zeit, dass die Gesellschaft stark auf erneuerbare Energiequellen setzt.Die Sonne versorgt die Erde mit kostenloser Energie, doch moderne Methoden zur Nutzung dieser Energie in Form von Elektrizität weisen einige Einschränkungen auf.Bei Photovoltaikzellen besteht das Hauptproblem in der unzureichenden Effizienz der Sonnenenergiegewinnung.Lasermikrobearbeitung wird häufig verwendet, um Verbindungen zwischen photovoltaisch aktiven Schichten wie Glassubstraten, hydriertem Silizium und Zinkoxidschichten herzustellen.Es ist auch bekannt, dass durch die Vergrößerung der Oberfläche einer Solarzelle, beispielsweise durch Mikrobearbeitung, mehr Energie gewonnen werden kann.Es hat sich gezeigt, dass nanoskalige Oberflächenprofildetails die Energieabsorptionseffizienz von Solarzellen beeinflussen.Der Zweck dieser Arbeit besteht darin, die Vorteile der Anpassung mikro-, nano- und mesoskaliger Solarzellenstrukturen zur Bereitstellung höherer Leistung zu untersuchen.Durch Variation der technologischen Parameter solcher Mikro- und Nanostrukturen wird es möglich, deren Einfluss auf die Oberflächentopologie zu untersuchen.Zellen werden auf die Energie getestet, die sie produzieren, wenn sie experimentell kontrollierten Mengen elektromagnetischen Lichts ausgesetzt werden.Es wird ein direkter Zusammenhang zwischen Zelleffizienz und Oberflächentextur hergestellt.
Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMCs) entwickeln sich schnell zu erstklassigen Kandidaten für die Rolle von Strukturmaterialien in der Technik und Elektronik.Mit SiC verstärktes Aluminium (Al) und Kupfer (Cu) aufgrund ihrer hervorragenden thermischen Eigenschaften (z. B. niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE), hohe Wärmeleitfähigkeit) und verbesserter mechanischer Eigenschaften (z. B. höhere spezifische Festigkeit, bessere Leistung).Aufgrund seiner Verschleißfestigkeit und seines spezifischen Moduls wird es in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt.In jüngster Zeit haben sich diese hochkeramischen MMCs zu einem weiteren Trend für Temperaturkontrollanwendungen in elektronischen Gehäusen entwickelt.Typischerweise wird in Gehäusen von Leistungsgeräten Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) als Kühlkörper oder Grundplatte verwendet, um eine Verbindung zum Keramiksubstrat herzustellen, das den Chip und die zugehörigen Pin-Strukturen trägt.Der große Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen Keramik und Aluminium oder Kupfer ist nachteilig, da er die Zuverlässigkeit des Gehäuses verringert und außerdem die Größe des Keramiksubstrats begrenzt, das auf dem Substrat befestigt werden kann.
Angesichts dieses Mangels ist es nun möglich, neue Materialien zu entwickeln, zu untersuchen und zu charakterisieren, die diese Anforderungen an thermisch verbesserte Materialien erfüllen.Mit verbesserten Wärmeleitfähigkeits- und Wärmeausdehnungskoeffizienteneigenschaften (CTE) sind MMC CuSiC und AlSiC jetzt praktikable Lösungen für die Elektronikverpackung.In dieser Arbeit werden die einzigartigen thermophysikalischen Eigenschaften dieser MMCs und ihre möglichen Anwendungen für das Wärmemanagement elektronischer Pakete bewertet.
Bei Ölunternehmen kommt es in der Schweißzone von Systemen der Öl- und Gasindustrie aus Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen zu erheblicher Korrosion.In CO2-haltigen Umgebungen werden Korrosionsschäden normalerweise auf Unterschiede in der Stärke der schützenden Korrosionsfilme zurückgeführt, die sich auf verschiedenen Kohlenstoffstahl-Mikrostrukturen ablagern.Lokale Korrosion im Schweißgut (WM) und in der Wärmeeinflusszone (HAZ) ist hauptsächlich auf galvanische Effekte aufgrund von Unterschieden in der Legierungszusammensetzung und Mikrostruktur zurückzuführen.Die mikrostrukturellen Eigenschaften von Grundmetallen (PM), WM und HAZ wurden untersucht, um den Einfluss der Mikrostruktur auf das Korrosionsverhalten von Schweißverbindungen aus Weichstahl zu verstehen.Korrosionstests wurden in einer mit CO2 gesättigten 3,5 %igen NaCl-Lösung unter sauerstofffreien Bedingungen bei Raumtemperatur (20 ± 2 °C) und einem pH-Wert von 4,0 ± 0,3 durchgeführt.Die Charakterisierung des Korrosionsverhaltens erfolgte mittels elektrochemischer Methoden zur Bestimmung des Leerlaufpotentials, potentiodynamischer Abtastung und linearem Polarisationswiderstand sowie allgemeiner metallografischer Charakterisierung mittels optischer Mikroskopie.Die wichtigsten festgestellten morphologischen Phasen sind nadelförmiger Ferrit, Restaustenit und martensitisch-bainitische Struktur im WM.In HAZ kommen sie seltener vor.In PM, VM und HAZ wurden deutlich unterschiedliche elektrochemische Verhaltens- und Korrosionsraten festgestellt.
Die Arbeiten dieses Projekts zielen darauf ab, den elektrischen Wirkungsgrad von Tauchpumpen zu verbessern.Die Anforderungen an die Pumpenindustrie, sich in diese Richtung zu bewegen, sind in jüngster Zeit mit der Einführung neuer EU-Gesetzgebungen gestiegen, die die Industrie als Ganzes dazu verpflichten, neue und höhere Effizienzniveaus zu erreichen.In diesem Artikel wird die Verwendung eines Kühlmantels zur Kühlung des Bereichs des Pumpenmagnetventils analysiert und Konstruktionsverbesserungen vorgeschlagen.Insbesondere werden die Flüssigkeitsströmung und der Wärmeübergang in den Kühlmänteln laufender Pumpen charakterisiert.Verbesserungen im Manteldesign sorgen für eine bessere Wärmeübertragung zum Pumpenmotorbereich, was zu einer verbesserten Pumpeneffizienz bei gleichzeitiger Reduzierung des induzierten Widerstands führt.Für diese Arbeiten wurde der vorhandene 250 m3 große Testtank um ein trockenes, in der Grube montiertes Pumpentestsystem erweitert.Dies ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitskameraverfolgung des Strömungsfeldes und ein Wärmebild des Pumpengehäuses.Das durch CFD-Analyse validierte Strömungsfeld ermöglicht das Experimentieren, Testen und Vergleichen alternativer Designs, um die Betriebstemperaturen so niedrig wie möglich zu halten.Die ursprüngliche Konstruktion der M60-4-Pol-Pumpe hielt einer maximalen Außentemperatur des Pumpengehäuses von 45 °C und einer maximalen Statortemperatur von 90 °C stand.Die Analyse verschiedener Modelldesigns zeigt, welche Designs für effizientere Systeme nützlicher sind und welche nicht verwendet werden sollten.Insbesondere das Design der integrierten Kühlschlange weist keine Verbesserung gegenüber dem ursprünglichen Design auf.Durch die Erhöhung der Anzahl der Laufradschaufeln von vier auf acht reduzierte sich die am Gehäuse gemessene Betriebstemperatur um sieben Grad Celsius.
Die Kombination aus hoher Leistungsdichte und verkürzter Einwirkzeit bei der Metallbearbeitung führt zu einer Veränderung der Oberflächenmikrostruktur.Die optimale Kombination aus Laserprozessparametern und Abkühlgeschwindigkeit ist entscheidend für die Veränderung der Kornstruktur und die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften an der Materialoberfläche.Das Hauptziel dieser Studie bestand darin, die Auswirkung der schnellen gepulsten Laserbearbeitung auf die tribologischen Eigenschaften kommerziell erhältlicher metallischer Biomaterialien zu untersuchen.Diese Arbeit widmet sich der Laseroberflächenmodifikation von Edelstahl AISI 316L und Ti-6Al-4V.Mit einem 1,5 kW gepulsten CO2-Laser wurde der Einfluss verschiedener Laserprozessparameter und der daraus resultierenden Oberflächenmikrostruktur und -morphologie untersucht.Mithilfe einer zylindrischen Probe, die senkrecht zur Laserstrahlungsrichtung gedreht wurde, wurden die Laserstrahlungsintensität, die Belichtungszeit, die Energieflussdichte und die Impulsbreite variiert.Die Charakterisierung erfolgte mittels SEM, EDX, Nadelrauheitsmessungen und XRD-Analyse.Außerdem wurde ein Modell zur Vorhersage der Oberflächentemperatur implementiert, um die Anfangsparameter des experimentellen Prozesses festzulegen.Anschließend wurde eine Prozesskartierung durchgeführt, um eine Reihe spezifischer Parameter für die Laserbehandlung der Oberfläche der Stahlschmelze zu ermitteln.Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke, Belichtungszeit, Bearbeitungstiefe und Rauheit der bearbeiteten Probe.Eine erhöhte Tiefe und Rauheit mikrostruktureller Veränderungen war mit höheren Expositionsniveaus und Expositionszeiten verbunden.Durch die Analyse der Rauheit und Tiefe des behandelten Bereichs werden Energiefluenz- und Oberflächentemperaturmodelle verwendet, um den Schmelzgrad vorherzusagen, der auf der Oberfläche auftreten wird.Mit zunehmender Wechselwirkungszeit des Laserstrahls nimmt die Oberflächenrauheit des Stahls für verschiedene untersuchte Pulsenergieniveaus zu.Während beobachtet wurde, dass die Oberflächenstruktur die normale Ausrichtung der Kristalle beibehielt, wurden in den laserbehandelten Bereichen Veränderungen in der Kornorientierung beobachtet.
Analyse und Charakterisierung des Gewebestressverhaltens und seiner Auswirkungen auf das Gerüstdesign
In diesem Projekt wurden verschiedene Gerüstgeometrien entwickelt und eine Finite-Elemente-Analyse durchgeführt, um die mechanischen Eigenschaften der Knochenstruktur, ihre Rolle bei der Gewebeentwicklung und die maximale Verteilung von Spannung und Dehnung im Gerüst zu verstehen.Zusätzlich zu den mit CAD entworfenen Gerüststrukturen wurden Computertomographie-Scans (CT) von trabekulären Knochenproben gesammelt.Mit diesen Designs können Sie Prototypen erstellen und testen sowie eine FEM dieser Designs durchführen.An gefertigten Gerüsten und Trabekelproben des Femurkopfknochens wurden mechanische Messungen der Mikrodeformationen durchgeführt und diese Ergebnisse mit denen der FEA für dieselben Strukturen verglichen.Es wird angenommen, dass die mechanischen Eigenschaften von der geplanten Porenform (Struktur), der Porengröße (120, 340 und 600 µm) und den Beladungsbedingungen (mit oder ohne Beladungsblöcke) abhängen.Veränderungen dieser Parameter wurden für poröse Gerüste von 8 mm3, 22,7 mm3 und 1000 mm3 untersucht, um deren Auswirkung auf die Spannungsverteilung umfassend zu untersuchen.Die Ergebnisse von Experimenten und Simulationen zeigen, dass die geometrische Gestaltung der Struktur eine wichtige Rolle bei der Spannungsverteilung spielt und verdeutlichen das große Potenzial der Gerüstkonstruktion zur Verbesserung der Knochenregeneration.Im Allgemeinen ist die Porengröße für die Bestimmung des gesamten maximalen Spannungsniveaus wichtiger als der Porositätsgrad.Der Grad der Porosität ist jedoch auch wichtig für die Osteokonduktivität von Gerüststrukturen.Wenn der Porositätsgrad von 30 % auf 70 % ansteigt, steigt der maximale Spannungswert bei gleicher Porengröße deutlich an.
Auch die Porengröße des Gerüsts ist für die Herstellungsmethode wichtig.Alle modernen Methoden des Rapid Prototyping weisen gewisse Einschränkungen auf.Während die konventionelle Fertigung vielseitiger ist, sind komplexere und kleinere Designs oft nicht realisierbar.Die meisten dieser Technologien sind derzeit nominell nicht in der Lage, Poren unter 500 µm nachhaltig zu produzieren.Daher sind die Ergebnisse mit einer Porengröße von 600 µm in dieser Arbeit für die Produktionsfähigkeit aktueller Rapid-Manufacturing-Technologien am relevantesten.Die vorgestellte sechseckige Struktur wäre, obwohl nur in einer Richtung betrachtet, die anisotropste Struktur im Vergleich zu den auf Würfel und Dreieck basierenden Strukturen.Kubische und dreieckige Strukturen sind im Vergleich zu sechseckigen Strukturen relativ isotrop.Anisotropie ist wichtig, wenn es um die Osteokonduktivität des entworfenen Gerüsts geht.Die Spannungsverteilung und die Position der Öffnung wirken sich auf den Umbauprozess aus, und unterschiedliche Belastungsbedingungen können den maximalen Spannungswert und seine Position ändern.Die vorherrschende Belastungsrichtung sollte die Porengröße und -verteilung fördern, damit Zellen zu größeren Poren heranwachsen und Nährstoffe und Baumaterialien bereitstellen können.Eine weitere interessante Schlussfolgerung dieser Arbeit bei der Untersuchung der Spannungsverteilung im Querschnitt der Säulen ist, dass an der Oberfläche der Säulen im Vergleich zur Mitte höhere Spannungswerte aufgezeichnet werden.In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Porengröße, der Porositätsgrad und die Belastungsmethode in engem Zusammenhang mit den in der Struktur auftretenden Spannungsniveaus stehen.Diese Ergebnisse zeigen die Möglichkeit, Strebenstrukturen zu schaffen, bei denen das Spannungsniveau auf der Strebenoberfläche stärker variieren kann, was die Zellanhaftung und das Zellwachstum fördern kann.
Synthetische Knochenersatzgerüste bieten die Möglichkeit, ihre Eigenschaften individuell anzupassen, die begrenzte Verfügbarkeit von Spendern zu überwinden und die Osseointegration zu verbessern.Ziel der Knochentechnik ist es, diese Probleme durch die Bereitstellung qualitativ hochwertiger Transplantate zu lösen, die in großen Mengen geliefert werden können.Bei diesen Anwendungen sind sowohl die innere als auch die äußere Gerüstgeometrie von großer Bedeutung, da sie einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften, die Permeabilität und die Zellproliferation haben.Die Rapid-Prototyping-Technologie ermöglicht die Verwendung nicht standardmäßiger Materialien mit einer vorgegebenen und optimierten Geometrie, die mit hoher Präzision hergestellt werden.In diesem Artikel wird die Fähigkeit von 3D-Drucktechniken untersucht, komplexe Geometrien von Skelettgerüsten unter Verwendung biokompatibler Calciumphosphatmaterialien herzustellen.Vorläufige Studien des proprietären Materials zeigen, dass das vorhergesagte gerichtete mechanische Verhalten erreicht werden kann.Tatsächliche Messungen der gerichteten mechanischen Eigenschaften der hergestellten Proben zeigten die gleichen Trends wie die Ergebnisse der Finite-Elemente-Analyse (FEM).Diese Arbeit demonstriert auch die Machbarkeit des 3D-Drucks zur Herstellung von Gerüsten mit Tissue-Engineering-Geometrie aus einem biokompatiblen Calciumphosphatzement.Die Gerüste wurden durch Drucken mit einer wässrigen Lösung von Dinatriumhydrogenphosphat auf eine Pulverschicht bestehend aus einer homogenen Mischung aus Calciumhydrogenphosphat und Calciumhydroxid hergestellt.Die nasschemische Abscheidungsreaktion findet im Pulverbett des 3D-Druckers statt.Es wurden feste Proben hergestellt, um die mechanischen Eigenschaften der volumetrischen Kompression des hergestellten Calciumphosphatzements (CPC) zu messen.Die so hergestellten Teile hatten einen durchschnittlichen Elastizitätsmodul von 3,59 MPa und eine durchschnittliche Druckfestigkeit von 0,147 MPa.Das Sintern führt zu einer deutlichen Erhöhung der Kompressionseigenschaften (E = 9,15 MPa, σt = 0,483 MPa), verringert jedoch die spezifische Oberfläche des Materials.Durch das Sintern zerfällt Calciumphosphatzement in β-Tricalciumphosphat (β-TCP) und Hydroxylapatit (HA), was durch die Daten der thermogravimetrischen und differentiellen Thermoanalyse (TGA/DTA) sowie der Röntgenbeugungsanalyse bestätigt wird ( XRD).Die Eigenschaften sind für hochbelastete Implantate unzureichend, da die erforderliche Festigkeit zwischen 1,5 und 150 MPa liegt und die Drucksteifigkeit 10 MPa übersteigt.Durch eine weitere Nachbearbeitung, beispielsweise die Infiltration mit biologisch abbaubaren Polymeren, können diese Strukturen jedoch für Stentanwendungen geeignet werden.
Ziel: Forschungen in der Bodenmechanik haben gezeigt, dass auf Aggregate ausgeübte Vibrationen zu einer effizienteren Partikelausrichtung und einer Verringerung der Energie führen, die zur Einwirkung auf das Aggregat erforderlich ist.Unser Ziel war es, eine Methode für den Einfluss von Vibrationen auf den Knochenimpaktierungsprozess zu entwickeln und deren Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften der impaktierten Transplantate zu bewerten.
Phase 1: Fräsen von 80 Rinderfemurköpfen mit einer Noviomagus-Knochenmühle.Anschließend wurden die Transplantate mit einem gepulsten Kochsalzlösungs-Waschsystem auf einem Siebboden gewaschen.Es wurde ein Vibrationsschlaggerät entwickelt, das mit zwei 15-V-Gleichstrommotoren mit exzentrischen Gewichten ausgestattet ist, die in einem Metallzylinder befestigt sind.Werfen Sie aus einer bestimmten Höhe 72 Mal ein Gewicht darauf, um den Vorgang des Auftreffens auf einen Knochen zu reproduzieren.Getestet wurde der Vibrationsfrequenzbereich, der mit einem in der Vibrationskammer installierten Beschleunigungsmesser gemessen wurde.Anschließend wurde jeder Scherversuch bei vier verschiedenen Normallasten wiederholt, um eine Reihe von Spannungs-Dehnungs-Kurven zu erhalten.Für jeden Test wurden Mohr-Coulomb-Versagenshüllen konstruiert, aus denen Scherfestigkeits- und Blockierungswerte abgeleitet wurden.
Phase 2: Wiederholen Sie das Experiment, indem Sie Blut hinzufügen, um die reichhaltige Umgebung zu reproduzieren, die in chirurgischen Umgebungen vorkommt.
Stufe 1: Transplantate mit erhöhter Vibration bei allen Vibrationsfrequenzen zeigten eine höhere Scherfestigkeit im Vergleich zu Stößen ohne Vibration.Vibrationen bei 60 Hz hatten den größten Einfluss und waren signifikant.
Stufe 2: Die Pfropfung mit zusätzlicher Vibrationseinwirkung in gesättigten Aggregaten zeigte bei allen normalen Druckbelastungen eine geringere Scherfestigkeit als die Einwirkung ohne Vibration.
Fazit: Für die Implantation des implantierten Knochens gelten die Grundsätze des Bauingenieurwesens.Bei trockenen Gesteinskörnungen kann die Zugabe von Vibration die mechanischen Eigenschaften der Prallpartikel verbessern.In unserem System beträgt die optimale Vibrationsfrequenz 60 Hz.Bei gesättigten Gesteinskörnungen wirkt sich eine Zunahme der Vibration negativ auf die Scherfestigkeit der Gesteinskörnung aus.Dies kann durch den Verflüssigungsprozess erklärt werden.
Ziel dieser Arbeit war es, ein System zu entwerfen, zu bauen und zu testen, das die darauf stehenden Probanden stören kann, um ihre Fähigkeit, auf diese Veränderungen zu reagieren, zu beurteilen.Dies kann durch schnelles Kippen der Fläche, auf der die Person steht, und anschließendes Zurückbringen in eine horizontale Position erfolgen.Daraus lässt sich ermitteln, ob die Probanden in der Lage waren, einen Gleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten und wie lange es dauerte, bis sie diesen Gleichgewichtszustand wieder hergestellt hatten.Dieser Gleichgewichtszustand wird durch Messung des Haltungseinflusses des Probanden ermittelt.Ihre natürliche Haltungsschwankung wurde mit einer Fußdruckprofilplatte gemessen, um festzustellen, wie stark die Schwankung während des Tests war.Das System soll außerdem vielseitiger und erschwinglicher sein als derzeit kommerziell verfügbare Maschinen, da diese Maschinen zwar für die Forschung wichtig sind, aufgrund ihrer hohen Kosten jedoch derzeit nicht weit verbreitet sind.Mit dem in diesem Artikel vorgestellten neu entwickelten System wurden Prüflinge mit einem Gewicht von bis zu 100 kg bewegt.
In dieser Arbeit wurden sechs Laborexperimente in den Ingenieur- und Naturwissenschaften konzipiert, um den Lernprozess für Studierende zu verbessern.Dies wird durch die Installation und Erstellung virtueller Instrumente für diese Experimente erreicht.Der Einsatz virtueller Instrumente wird direkt mit traditionellen Laborlehrmethoden verglichen und die Grundlagen für die Entwicklung beider Ansätze diskutiert.Frühere Arbeiten mit computergestütztem Lernen (CBL) in ähnlichen Projekten im Zusammenhang mit dieser Arbeit wurden genutzt, um einige der Vorteile virtueller Instrumente zu bewerten, insbesondere solche im Zusammenhang mit einem gesteigerten Interesse der Schüler, Gedächtniserhaltung, Verständnis und letztendlich Laborberichten..damit verbundene Vorteile.Das in dieser Studie besprochene virtuelle Experiment ist eine überarbeitete Version des traditionellen Stilexperiments und bietet somit einen direkten Vergleich der neuen CBL-Technik mit dem traditionellen Stillabor.Es gibt keinen konzeptionellen Unterschied zwischen den beiden Versionen des Experiments, der einzige Unterschied besteht in der Art und Weise, wie es präsentiert wird.Die Wirksamkeit dieser CBL-Methoden wurde bewertet, indem die Leistung von Schülern, die das virtuelle Instrument verwendeten, im Vergleich zu anderen Schülern derselben Klasse, die den traditionellen experimentellen Modus verwendeten, beobachtet wurde.Alle Studierenden werden durch die Einreichung von Berichten, Multiple-Choice-Fragen zu ihren Experimenten und Fragebögen bewertet.Die Ergebnisse dieser Studie wurden auch mit anderen verwandten Studien im Bereich CBL verglichen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. Februar 2023