L-għan ta 'dan ix-xogħol huwa li jiġi żviluppat proċess awtomatizzat ta' pproċessar bil-lejżer bi preċiżjoni dimensjonali għolja u spejjeż ta 'proċess predeterminati.Dan ix-xogħol jinkludi analiżi tad-daqs u l-mudelli ta 'tbassir tal-ispejjeż għall-fabbrikazzjoni tal-lejżer ta' mikrokanali interni Nd:YVO4 fil-PMMA u l-ipproċessar intern tal-laser tal-polikarbonat għall-fabbrikazzjoni ta 'apparati mikrofluwidi.Biex jintlaħqu dawn l-għanijiet tal-proġett, ANN u DoE qabblu d-daqs u l-ispiża tas-sistemi tal-laser CO2 u Nd:YVO4.Hija implimentata implimentazzjoni sħiħa ta 'kontroll ta' feedback bi preċiżjoni submicron ta 'pożizzjonament lineari b'rispons mill-encoder.B'mod partikolari, l-awtomazzjoni tar-radjazzjoni tal-lejżer u l-ippożizzjonar tal-kampjun hija kkontrollata minn FPGA.Għarfien fil-fond tal-proċeduri operattivi tas-sistema Nd: YVO4 u s-softwer ippermetta li l-unità ta 'kontroll tiġi sostitwita b'Kontrollur ta' Awtomazzjoni Programmabbli Compact-Rio (PAC), li twettaq fil-pass ta' Pożizzjonament ta' Feedback 3D ta 'Riżoluzzjoni Għolja ta' Encoders Submicron tal-Kontroll tal-Kodiċi LabVIEW .L-awtomazzjoni sħiħa ta 'dan il-proċess fil-kodiċi LabVIEW tinsab fl-iżvilupp.Ix-xogħol attwali u futur jinkludi kejl ta 'eżattezza dimensjonali, preċiżjoni u riproduċibbiltà tas-sistemi tad-disinn, u ottimizzazzjoni relatata tal-ġeometrija tal-mikrokanal għall-fabbrikazzjoni ta' apparat mikrofluwidi u tal-laboratorju fuq ċippa għal applikazzjonijiet kimiċi/analitiċi u xjenza tas-separazzjoni.
Bosta applikazzjonijiet ta 'partijiet iffurmati tal-metall semi-iebes (SSM) jeħtieġu proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti.Proprjetajiet mekkaniċi pendenti bħal reżistenza għall-ilbies, saħħa għolja u ebusija jiddependu fuq il-karatteristiċi tal-mikrostruttura maħluqa mid-daqs tal-qamħ ultra-fin.Dan id-daqs tal-qamħ normalment jiddependi fuq l-aħjar proċessabilità tal-SSM.Madankollu, ikkastjar SSM spiss ikun fihom porożità residwa, li hija estremament ta 'detriment għall-prestazzjoni.F'dan ix-xogħol, se jiġu esplorati l-proċessi importanti tal-iffurmar ta 'metalli semi-iebsin biex jinkisbu partijiet ta' kwalità ogħla.Dawn il-partijiet għandu jkollhom porożità mnaqqsa u karatteristiċi mikrostrutturali mtejba, inkluż id-daqs tal-qamħ ultra-fin u distribuzzjoni uniformi ta 'preċipitati li jwebbsu u kompożizzjoni tal-mikroelement tal-liga.B'mod partikolari, se tiġi analizzata l-influwenza tal-metodu ta 'pretrattament ta' ħin-temperatura fuq l-iżvilupp tal-mikrostruttura mixtieqa.Proprjetajiet li jirriżultaw mit-titjib fil-massa, bħal żidiet fis-saħħa, ebusija u ebusija, se jiġu investigati.
Dan ix-xogħol huwa studju tal-modifika tal-lejżer tal-wiċċ tal-azzar tal-għodda H13 bl-użu ta 'mod ta' pproċessar tal-lejżer pulsat.Il-pjan ta' screening sperimentali inizjali li sar irriżulta fi pjan dettaljat aktar ottimizzat.Jintuża laser tad-dijossidu tal-karbonju (CO2) b'wavelength ta' 10.6 µm.Fil-pjan sperimentali tal-istudju, intużaw spots tal-lejżer ta 'tliet daqsijiet differenti: 0.4, 0.2, u 0.09 mm fid-dijametru.Parametri oħra kontrollabbli huma l-ogħla qawwa tal-lejżer, ir-rata ta 'ripetizzjoni tal-polz u s-superpożizzjoni tal-polz.Il-gass argon bi pressjoni ta '0.1 MPa kontinwament jgħin fl-ipproċessar tal-lejżer.Il-kampjun H13 kien imqaxxar u nċiżi kimikament qabel l-ipproċessar biex tiżdied l-assorbiment tal-wiċċ fil-wavelength tal-laser CO2.Kampjuni ttrattati bil-lejżer ġew ippreparati għal studji metallografiċi u l-proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi tagħhom ġew ikkaratterizzati.Studji metallografiċi u analiżi tal-kompożizzjoni kimika twettqu bl-użu ta 'mikroskopija elettronika tal-iskannjar flimkien ma' spettrometrija tar-raġġi X li jxerrdu l-enerġija.Il-kristallinità u l-iskoperta tal-fażi tal-wiċċ modifikat twettqu bl-użu ta 'sistema XRD b'radjazzjoni Cu Kα u wavelength ta' 1.54 Å.Il-profil tal-wiċċ jitkejjel bl-użu ta 'sistema ta' profiling tal-istilus.Il-proprjetajiet tal-ebusija tal-uċuħ modifikati ġew imkejla permezz tal-mikroindentazzjoni tad-djamanti Vickers.L-influwenza tal-ħruxija tal-wiċċ fuq il-proprjetajiet tal-għeja tal-uċuħ modifikati ġiet studjata bl-użu ta 'sistema ta' għeja termali manifatturata apposta.Ġie osservat li huwa possibbli li jinkisbu ħbub tal-wiċċ modifikati b'daqsijiet ultrafini ta 'inqas minn 500 nm.Inkiseb fond tal-wiċċ imtejjeb fil-medda ta' 35 sa 150 µm fuq kampjuni H13 ittrattati bil-lejżer.Il-kristallinità tal-wiċċ H13 modifikat hija mnaqqsa b'mod sinifikanti, li hija assoċjata ma 'distribuzzjoni każwali ta' kristalliti wara t-trattament bil-laser.Il-ħruxija minima tal-wiċċ medja kkoreġuta ta' H13 Ra hija 1.9 µm.Skoperta importanti oħra hija li l-ebusija tal-wiċċ H13 modifikat tvarja minn 728 sa 905 HV0.1 f'settings differenti tal-lejżer.Ġiet stabbilita relazzjoni bejn ir-riżultati tas-simulazzjoni termali (rati ta 'tisħin u tkessiħ) u r-riżultati tal-ebusija biex tifhem aktar l-effett tal-parametri tal-laser.Dawn ir-riżultati huma importanti għall-iżvilupp ta 'metodi ta' twebbis tal-wiċċ biex itejbu r-reżistenza għall-ilbies u l-kisi tal-protezzjoni tas-sħana.
Proprjetajiet ta 'impatt parametriċi ta' blalen sportivi solidi sabiex jiġu żviluppati qlub tipiċi għal sliotar GAA
L-għan ewlieni ta 'dan l-istudju huwa li jikkaratterizza l-imġieba dinamika tal-qalba sliotar mal-impatt.Il-karatteristiċi viscoelastiċi tal-ballun saru għal firxa ta 'veloċitajiet ta' impatt.L-isferi moderni tal-polimeru huma sensittivi għar-rata tat-tensjoni, filwaqt li l-isferi tradizzjonali b'ħafna komponenti huma dipendenti fuq ir-razza.Ir-rispons viskoelastiku mhux lineari huwa definit minn żewġ valuri ta 'ebusija: ebusija inizjali u ebusija tal-massa.Blalen tradizzjonali huma 2.5 darbiet aktar iebsa minn blalen moderni, skont il-veloċità.Ir-rata aktar mgħaġġla ta 'żieda fl-ebusija tal-blalen konvenzjonali tirriżulta f'COR aktar mhux lineari kontra veloċità meta mqabbla ma' blalen moderni.Ir-riżultati tal-ebusija dinamika juru applikabilità limitata ta 'testijiet kważi-statiċi u ekwazzjonijiet tat-teorija tar-rebbiegħa.Analiżi tal-imġieba tad-deformazzjoni sferika turi li l-ispostament taċ-ċentru tal-gravità u l-kompressjoni dijametrika mhumiex konsistenti għat-tipi kollha ta 'sferi.Permezz ta 'esperimenti estensivi ta' prototipi, ġie investigat l-effett tal-kundizzjonijiet tal-manifattura fuq il-prestazzjoni tal-ballun.Il-parametri tal-produzzjoni tat-temperatura, il-pressjoni u l-kompożizzjoni tal-materjal varjaw biex jipproduċu firxa ta 'blalen.L-ebusija tal-polimeru taffettwa l-ebusija iżda mhux id-dissipazzjoni tal-enerġija, iż-żieda tal-ebusija żżid l-ebusija tal-ballun.L-addittivi nukleanti jaffettwaw ir-reattività tal-ballun, żieda fl-ammont ta 'addittivi twassal għal tnaqqis fir-reattività tal-ballun, iżda dan l-effett huwa sensittiv għall-grad tal-polimeru.Analiżi numerika saret bl-użu ta 'tliet mudelli matematiċi biex jissimulaw ir-rispons tal-ballun għall-impatt.L-ewwel mudell wera li kien kapaċi jirriproduċi l-imġieba tal-ballun biss sa ċertu punt, għalkemm qabel kien intuża b'suċċess fuq tipi oħra ta 'blalen.It-tieni mudell wera rappreżentazzjoni raġonevoli tar-rispons tal-impatt tal-ballun li kien ġeneralment applikabbli għat-tipi kollha tal-ballun ittestjati, iżda l-eżattezza tat-tbassir tar-rispons tal-ispostament tal-forza ma kinitx għolja daqs kemm tkun meħtieġa għal implimentazzjoni fuq skala kbira.It-tielet mudell wera preċiżjoni aħjar b'mod sinifikanti meta jissimula r-rispons tal-ballun.Il-valuri tal-forza ġġenerati mill-mudell għal dan il-mudell huma 95% konsistenti mad-dejta sperimentali.
Din il-ħidma laħqet żewġ għanijiet ewlenin.Wieħed huwa d-disinn u l-manifattura ta 'viskometru kapillari ta' temperatura għolja, u t-tieni huwa simulazzjoni tal-fluss tal-metall semi-solidu biex tassisti fid-disinn u tipprovdi data għal skopijiet ta 'tqabbil.Inbena viskometru kapillari b'temperatura għolja u ntuża għall-ittestjar inizjali.L-apparat se jintuża biex ikejjel il-viskożità ta 'metalli semi-iebsin taħt kundizzjonijiet ta' temperaturi għoljin u rati ta 'shear simili għal dawk użati fl-industrija.Il-viskometru kapillari huwa sistema ta 'punt wieħed li tista' tikkalkula l-viskożità billi tkejjel il-fluss u l-waqgħa tal-pressjoni madwar il-kapillari, peress li l-viskożità hija direttament proporzjonali għall-waqgħa tal-pressjoni u inversament proporzjonali għall-fluss.Il-kriterji tad-disinn jinkludu rekwiżiti għal temperaturi kkontrollati tajjeb sa 800ºC, rati ta 'shear tal-injezzjoni 'l fuq minn 10,000 s-1, u profili ta' injezzjoni kkontrollati.Ġie żviluppat mudell teoretiku bidimensjonali b'żewġ fażijiet li jiddependi mill-ħin bl-użu tas-softwer FLUENT għad-dinamika tal-fluwidu komputazzjonali (CFD).Dan intuża biex jevalwa l-viskożità ta 'metalli semi-solidi hekk kif jgħaddu minn viskometru kapillari ddisinjat b'veloċitajiet ta' injezzjoni ta '0.075, 0.5 u 1 m/s.L-effett ta 'frazzjoni ta' solidi metalliċi (fs) minn 0.25 sa 0.50 ġie investigat ukoll.Għall-ekwazzjoni tal-viskożità tal-liġi tal-qawwa użata biex tiżviluppa l-mudell Fluent, ġiet innutata korrelazzjoni qawwija bejn dawn il-parametri u l-viskożità li tirriżulta.
Dan id-dokument jinvestiga l-effett tal-parametri tal-proċess fuq il-produzzjoni ta 'komposti tal-matriċi tal-metall Al-SiC (MMC) fi proċess ta' kompost ta 'lott.Il-parametri tal-proċess studjati kienu jinkludu l-veloċità tal-ħawwad, il-ħin tal-ħawwad, il-ġeometrija tal-ħawwad, il-pożizzjoni tal-ħawwad, it-temperatura tal-likwidu metalliku (viskożità).Simulazzjonijiet viżwali twettqu f'temperatura tal-kamra (25 ± C), simulazzjonijiet tal-kompjuter u testijiet ta 'verifika għall-produzzjoni ta' MMC Al-SiC.F'simulazzjonijiet viżwali u bil-kompjuter, l-ilma u l-gliċerina/ilma ntużaw biex jirrappreżentaw aluminju likwidu u semi-solidu, rispettivament.Ġew investigati l-effetti ta 'viskożitajiet ta' 1, 300, 500, 800, u 1000 mPa s u rati ta 'taħwid ta' 50, 100, 150, 200, 250, u 300 rpm.10 rombli għal kull biċċa.% ta 'partiċelli SiC rinfurzati, simili għal dawk użati fl-aluminju MMK, intużaw fit-testijiet ta' viżwalizzazzjoni u komputazzjoni.It-testijiet tal-immaġini twettqu fi tazzi tal-ħġieġ ċar.Simulazzjonijiet komputazzjonali saru bl-użu ta 'Fluent (programm CFD) u l-pakkett mhux obbligatorju MixSim.Dan jinkludi simulazzjoni 2D assisymmetric multiphase dipendenti fuq il-ħin ta 'rotot ta' produzzjoni bl-użu tal-mudell Eulerjan (granulari).Ġiet stabbilita d-dipendenza tal-ħin tad-dispersjoni tal-partiċelli, il-ħin tas-saldu u l-għoli tal-vortiċi fuq il-ġeometrija tat-taħlit u l-veloċità tar-rotazzjoni tal-ħawwad.Għal ħawwad b'°at paddles, angolu tal-qadfa ta' 60 grad instab li huwa adattat aħjar biex tinkiseb malajr tixrid uniformi ta' partiċelli.Bħala riżultat ta 'dawn it-testijiet, instab li sabiex tinkiseb distribuzzjoni uniformi ta' SiC, il-veloċità tat-taħwid kienet 150 rpm għas-sistema ilma-SiC u 300 rpm għas-sistema gliċerol/ilma-SiC.Instab li ż-żieda tal-viskożità minn 1 mPa·s (għall-metall likwidu) għal 300 mPa·s (għall-metall semi-solidu) kellha impatt kbir fuq it-tixrid u l-ħin ta 'depożizzjoni ta' SiC.Madankollu, żieda ulterjuri minn 300 mPa·s għal 1000 mPa·s ftit li xejn għandha effett fuq dan iż-żmien.Parti sinifikanti minn dan ix-xogħol inkludiet id-disinn, il-kostruzzjoni u l-validazzjoni ta 'magna tal-ikkastjar ta' ebusija rapida ddedikata għal dan il-metodu ta 'trattament ta' temperatura għolja.Il-magna tikkonsisti minn stirrer b'erba 'xfafar ċatti f'angolu ta' 60 grad u griġjol f'kamra tal-forn b'tisħin reżistenti.L-installazzjoni tinkludi attwatur li jitfi malajr it-taħlita pproċessata.Dan it-tagħmir jintuża għall-produzzjoni ta 'materjali komposti Al-SiC.B'mod ġenerali, instab qbil tajjeb bejn il-viżwalizzazzjoni, il-kalkolu u r-riżultati tat-test sperimentali.
Hemm ħafna tekniki differenti ta' prototipi rapidi (RP) li ġew żviluppati għal użu fuq skala kbira prinċipalment fl-aħħar għaxar snin.Sistemi ta 'prototipi rapidi disponibbli kummerċjalment illum jużaw varjetà ta' teknoloġiji li jużaw karta, xama ', reżini li jfejjaq bid-dawl, polimeri, u trab tal-metall ġdid.Il-proġett kien jinkludi metodu ta 'prototyping rapidu, Fused Deposition Modeling, ikkummerċjalizzat għall-ewwel darba fl-1991. F'dan ix-xogħol, ġiet żviluppata u użata verżjoni ġdida tas-sistema għall-immudellar permezz tal-wiċċ bl-użu tax-xama'.Dan il-proġett jiddeskrivi d-disinn bażiku tas-sistema u l-metodu ta 'depożizzjoni tax-xama'.Magni FDM joħolqu partijiet billi jestrudu materjal semi-imdewweb fuq pjattaforma f'mudell predeterminat permezz ta 'żennuni msaħħna.Iż-żennuna tal-estrużjoni hija mmuntata fuq mejda XY kkontrollata minn sistema tal-kompjuter.Flimkien mal-kontroll awtomatiku tal-mekkaniżmu tal-planġer u l-pożizzjoni tad-depożitant, jiġu prodotti mudelli preċiżi.Saffi singoli ta 'xama' huma f'munzelli fuq xulxin biex joħolqu oġġetti 2D u 3D.Il-proprjetajiet tax-xama' ġew analizzati wkoll biex jiġi ottimizzat il-proċess tal-produzzjoni tal-mudelli.Dawn jinkludu t-temperatura ta 'transizzjoni tal-fażi tax-xama', il-viskożità tax-xama ', u l-forma tal-waqgħa tax-xama' waqt l-ipproċessar.
Matul l-aħħar ħames snin, timijiet ta 'riċerka fil-Cluster tax-Xjenza tad-Diviżjoni tal-Belt ta' Dublin żviluppaw żewġ proċessi ta 'mikromachining bil-lejżer li jistgħu joħolqu kanali u voxels b'riżoluzzjoni fuq skala mikron riproduċibbli.Il-fokus ta 'dan ix-xogħol huwa fuq l-użu ta' materjali tad-dwana biex jiġu iżolati bijomolekuli fil-mira.Ix-xogħol preliminari juri li morfoloġiji ġodda ta 'taħlit kapillari u kanali tal-wiċċ jistgħu jinħolqu biex itejbu l-kapaċitajiet ta' separazzjoni.Dan ix-xogħol se jiffoka fuq l-applikazzjoni ta 'għodod ta' mikromakkinar disponibbli biex jiddisinjaw ġeometriji tal-wiċċ u kanali li se jipprovdu separazzjoni u karatterizzazzjoni mtejba ta 'sistemi bijoloġiċi.L-applikazzjoni ta 'dawn is-sistemi se ssegwi l-approċċ lab-on-a-chip għal skopijiet bijodijanjostiċi.Apparat magħmul bl-użu ta 'din it-teknoloġija żviluppata se jintuża fil-laboratorju mikrofluwidi tal-proġett fuq ċippa.L-għan tal-proġett huwa li tuża disinn sperimentali, ottimizzazzjoni u tekniki ta 'simulazzjoni biex tipprovdi relazzjoni diretta bejn il-parametri tal-ipproċessar tal-lejżer u l-karatteristiċi tal-kanal fuq skala mikro u nanoskala, u li tuża din l-informazzjoni biex ittejjeb il-kanali ta' separazzjoni f'dawn il-mikroteknoloġiji.Outputs speċifiċi tax-xogħol jinkludu: disinn tal-kanali u morfoloġija tal-wiċċ biex tittejjeb ix-xjenza tas-separazzjoni;stadji monolitiċi ta' ippumpjar u estrazzjoni f'ċipep integrati;separazzjoni ta 'bijomolekuli mmirati magħżula u estratti fuq ċipep integrati.
Ġenerazzjoni u kontroll ta' gradjenti tat-temperatura temporali u profili lonġitudinali tul kolonni LC kapillari bl-użu ta' firxa Peltier u termografija infra-aħmar
Ġiet żviluppata pjattaforma ġdida ta 'kuntatt dirett għall-kontroll preċiż tat-temperatura tal-kolonni kapillari bbażata fuq l-użu ta' ċelloli Peltier termoelettriċi kkontrollati individwalment irranġati serjali.Il-pjattaforma tipprovdi kontroll veloċi tat-temperatura għal kolonni kapillari u mikro LC u tippermetti l-ipprogrammar simultanju ta 'temperaturi temporali u spazjali.Il-pjattaforma topera fuq medda ta 'temperatura ta' 15 sa 200 °C b'rata ta 'rampa ta' madwar 400 °C/min għal kull waħda mill-10 ċelloli Peltier allinjati.Is-sistema ġiet evalwata għal diversi modi ta 'kejl ibbażati fuq kapillari mhux standard, bħall-applikazzjoni diretta ta' gradjenti tat-temperatura bi profili lineari u mhux lineari, inklużi gradjenti tat-temperatura tal-kolonna statika u gradjenti tat-temperatura temporali, gradjenti preċiżi kkontrollati b'temperatura, monolitiku kapillari polimerizzat fażijiet stazzjonarji, u fabbrikazzjoni ta 'fażijiet monolitiċi f'kanali mikrofluwidi (fuq ċippa).L-istrument jista 'jintuża ma' sistemi ta 'kromatografija standard u kolonna.
Iffukar elettroidrodinamiku f'apparat mikrofluwidi planari bidimensjonali għall-prekonċentrazzjoni ta' analiti żgħar
Dan ix-xogħol jinkludi l-iffukar elettroidrodinamiku (EHDF) u t-trasferiment tal-fotoni biex jgħinu fl-iżvilupp tal-arrikkiment minn qabel u l-identifikazzjoni tal-ispeċi.L-EHDF huwa metodu ta 'fokus ibbilanċjat bil-jone bbażat fuq l-istabbiliment ta' bilanċ bejn il-forzi idrodinamiċi u elettriċi, li fih il-joni ta 'interess isiru stazzjonarji.Dan l-istudju jippreżenta metodu ġdid bl-użu ta 'apparat mikrofluwidiku planari ta' spazju ċatt 2D miftuħ 2D minflok is-sistema ta 'mikrokanal konvenzjonali.Tali apparati jistgħu jikkonċentraw minn qabel ammonti kbar ta 'sustanzi u huma relattivament faċli biex jimmanifatturaw.Dan l-istudju jippreżenta r-riżultati ta' simulazzjoni żviluppata ġdida bl-użu ta' COMSOL Multiphysics® 3.5a.Ir-riżultati ta 'dawn il-mudelli tqabblu ma' riżultati sperimentali biex jiġu ttestjati l-ġeometriji tal-fluss identifikati u ż-żoni ta 'konċentrazzjoni għolja.Il-mudell mikrofluwidiku numeriku żviluppat tqabbel ma 'esperimenti ppubblikati qabel u r-riżultati kienu konsistenti ħafna.Ibbażat fuq dawn is-simulazzjonijiet, ġie riċerkat tip ġdid ta' vapur biex jipprovdi l-aħjar kundizzjonijiet għall-EHDF.Ir-riżultati sperimentali bl-użu taċ-ċippa qabżu l-prestazzjoni tal-mudell.Fiċ-ċipep mikrofluwidi fabbrikati, ġie osservat mod ġdid, imsejjaħ EGDP laterali, meta s-sustanza taħt studju kienet iffukata perpendikolari mal-vultaġġ applikat.Minħabba li l-iskoperta u l-immaġini huma aspetti ewlenin ta 'tali sistemi ta' pre-arrikkiment u identifikazzjoni tal-ispeċi.Mudelli numeriċi u verifika sperimentali tal-propagazzjoni tad-dawl u d-distribuzzjoni tal-intensità tad-dawl f'sistemi mikrofluwidi bidimensjonali huma ppreżentati.Il-mudell numeriku żviluppat tal-propagazzjoni tad-dawl ġie vverifikat b'suċċess b'mod sperimentali kemm f'termini tal-mogħdija attwali tad-dawl permezz tas-sistema kif ukoll f'termini ta 'distribuzzjoni tal-intensità, li taw riżultati li jistgħu jkunu ta' interess għall-ottimizzazzjoni tas-sistemi ta 'fotopolimerizzazzjoni, kif ukoll għal sistemi ta' skoperta ottika bl-użu kapillari..
Skont il-ġeometrija, il-mikrostrutturi jistgħu jintużaw fit-telekomunikazzjonijiet, il-mikrofluwidi, il-mikrosensuri, il-magazzinaġġ tad-dejta, il-qtugħ tal-ħġieġ u l-immarkar dekorattiv.F'dan ix-xogħol, ġiet investigata r-relazzjoni bejn is-settings tal-parametri tas-sistema tal-laser Nd: YVO4 u CO2 u d-daqs u l-morfoloġija tal-mikrostrutturi.Il-parametri studjati tas-sistema tal-lejżer jinkludu l-qawwa P, ir-rata ta 'ripetizzjoni tal-polz PRF, in-numru ta' impulsi N u r-rata tal-iskannjar U. Id-dimensjonijiet tal-output imkejla jinkludu dijametri ta 'voxel ekwivalenti kif ukoll wisa', fond u ħruxija tal-wiċċ tal-mikrokanal.Ġiet żviluppata sistema ta 'mikromagni 3D bl-użu ta' laser Nd:YVO4 (2.5 W, 1.604 µm, 80 ns) biex tiffabbrika mikrostrutturi ġewwa kampjuni tal-polikarbonat.Il-voxels mikrostrutturali għandhom dijametru ta' 48 sa 181 µm.Is-sistema tipprovdi wkoll fokus preċiż billi tuża għanijiet tal-mikroskopju biex toħloq voxels iżgħar fil-medda ta '5 sa 10 µm f'kampjuni ta' ħġieġ soda-lime, silika mdewba u żaffir.Lejżer CO2 (1.5 kW, 10.6 µm, tul minimu tal-polz 26 µs) intuża biex jinħolqu mikrokanali fil-kampjuni tal-ħġieġ tas-soda-lime.Il-forma trasversali tal-mikrokanali varjat ħafna bejn v-grooves, u-grooves, u siti ta 'ablazzjoni superfiċjali.Id-daqsijiet tal-mikrokanali jvarjaw ħafna wkoll: minn 81 sa 365 µm wiesgħa, minn 3 sa 379 µm fil-fond, u ħruxija tal-wiċċ minn 2 sa 13 µm, skont l-installazzjoni.Id-daqsijiet tal-mikrokanali ġew eżaminati skont il-parametri tal-ipproċessar tal-lejżer bl-użu tal-metodoloġija tal-wiċċ tar-rispons (RSM) u d-disinn tal-esperimenti (DOE).Ir-riżultati miġbura ntużaw biex jiġi studjat l-effett tal-parametri tal-proċess fuq ir-rata volumetrika u tal-ablazzjoni tal-massa.Barra minn hekk, ġie żviluppat mudell matematiku ta 'proċess termali biex jgħin biex jifhem il-proċess u jippermetti li t-topoloġija tal-kanal tkun imbassra qabel il-fabbrikazzjoni attwali.
L-industrija tal-metroloġija dejjem qed tfittex modi ġodda biex tesplora u tiddiġitalizza b'mod preċiż u malajr it-topografija tal-wiċċ, inkluż il-kalkolu tal-parametri tal-ħruxija tal-wiċċ u l-ħolqien ta 'sħab ta' punti (settijiet ta 'punti tridimensjonali li jiddeskrivu wiċċ wieħed jew aktar) għall-immudellar jew l-inġinerija inversa.sistemi jeżistu, u s-sistemi ottiċi kibru fil-popolarità matul l-aħħar għaxar snin, iżda l-biċċa l-kbira tal-profilers ottiċi huma għaljin biex jinxtraw u jinżammu.Skont it-tip ta 'sistema, il-profilers ottiċi jistgħu wkoll ikunu diffiċli biex jiġu ddisinjati u l-fraġilità tagħhom tista' ma tkunx adattata għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tal-ħanut jew tal-fabbrika.Dan il-proġett ikopri l-iżvilupp ta 'profiler li juża l-prinċipji tat-trijangulazzjoni ottika.Is-sistema żviluppata għandha żona tal-mejda tal-iskannjar ta '200 x 120 mm u medda ta' kejl vertikali ta '5 mm.Il-pożizzjoni tas-sensor tal-lejżer fuq il-wiċċ fil-mira hija wkoll aġġustabbli bi 15 mm.Ġie żviluppat programm ta 'kontroll għall-iskannjar awtomatiku ta' partijiet u żoni tal-wiċċ magħżula mill-utent.Din is-sistema l-ġdida hija kkaratterizzata minn preċiżjoni dimensjonali.L-iżball massimu mkejjel tal-cosine tas-sistema huwa 0.07°.L-eżattezza dinamika tas-sistema hija mkejla f'2 µm fl-assi Z (għoli) u madwar 10 µm fl-assi X u Y.Il-proporzjon tad-daqs bejn il-partijiet skennjati (muniti, viti, woxers u lenti tal-fibra imut) kien tajjeb.Se jiġi diskuss ukoll l-ittestjar tas-sistema, inklużi limitazzjonijiet tal-profiler u titjib possibbli tas-sistema.
L-għan ta' dan il-proġett huwa li tiġi żviluppata u kkaratterizzata sistema ottika ġdida onlajn ta' veloċità għolja għall-ispezzjoni ta' difetti fil-wiċċ.Is-sistema ta 'kontroll hija bbażata fuq il-prinċipju ta' trijangulazzjoni ottika u tipprovdi metodu mingħajr kuntatt għad-determinazzjoni tal-profil tridimensjonali ta 'uċuħ imxerrda.Il-komponenti ewlenin tas-sistema ta 'żvilupp jinkludu laser diode, kamera CCf15 CMOS, u żewġ servo motors ikkontrollati minn PC.Il-moviment tal-kampjun, il-qbid tal-immaġni, u l-profiling tal-wiċċ 3D huma pprogrammati fis-softwer LabView.L-iċċekkjar tad-data maqbuda tista 'tiġi ffaċilitata billi jinħoloq programm għall-għoti virtwali ta' wiċċ skennjat 3D u l-kalkolu tal-parametri meħtieġa tal-ħruxija tal-wiċċ.Servo muturi jintużaw biex jimxu l-kampjun fid-direzzjonijiet X u Y b'riżoluzzjoni ta '0.05 µm.Il-profiler tal-wiċċ onlajn żviluppat mingħajr kuntatt jista 'jwettaq skanjar veloċi u spezzjoni tal-wiċċ b'riżoluzzjoni għolja.Is-sistema żviluppata tintuża b'suċċess biex toħloq profili tal-wiċċ 2D awtomatiċi, profili tal-wiċċ 3D u kejl tal-ħruxija tal-wiċċ fuq il-wiċċ ta 'diversi materjali tal-kampjun.It-tagħmir ta 'spezzjoni awtomatizzat għandu żona ta' skanjar XY ta '12 x 12 mm.Biex tikkaratterizza u tikkalibra s-sistema ta 'profili żviluppata, il-profil tal-wiċċ imkejjel mis-sistema tqabbel mal-istess wiċċ imkejjel bl-użu ta' mikroskopju ottiku, mikroskopju binokulari, AFM u Mitutoyo Surftest-402.
Ir-rekwiżiti għall-kwalità tal-prodotti u l-materjali użati fihom qed isiru dejjem aktar esiġenti.Is-soluzzjoni għal ħafna problemi ta 'assigurazzjoni tal-kwalità viżwali (QA) hija l-użu ta' sistemi ta 'spezzjoni tal-wiċċ awtomatizzati f'ħin reali.Dan jeħtieġ kwalità uniformi tal-prodott b'rendiment għoli.Għalhekk, huma meħtieġa sistemi li huma 100% kapaċi jittestjaw materjali u uċuħ f'ħin reali.Biex jintlaħaq dan l-għan, il-kombinazzjoni tat-teknoloġija tal-laser u t-teknoloġija tal-kontroll tal-kompjuter tipprovdi soluzzjoni effettiva.F'dan ix-xogħol, ġiet żviluppata sistema ta 'skannjar bil-lejżer mingħajr kuntatt b'veloċità għolja, bi prezz baxx u ta' preċiżjoni għolja.Is-sistema hija kapaċi tkejjel il-ħxuna ta 'oġġetti opaki solidi bl-użu tal-prinċipju tat-trijangulazzjoni ottika tal-lejżer.Is-sistema żviluppata tiżgura l-eżattezza u r-riproduċibbiltà tal-kejl fil-livell tal-mikrometru.
L-għan ta 'dan il-proġett huwa li tiddisinja u tiżviluppa sistema ta' spezzjoni bil-lejżer għall-iskoperta ta 'difetti fil-wiċċ u tevalwa l-potenzjal tagħha għal applikazzjonijiet inline ta' veloċità għolja.Il-komponenti ewlenin tas-sistema ta 'skoperta huma modulu tad-dijodu tal-lejżer bħala sors ta' illuminazzjoni, kamera ta 'aċċess każwali CMOS bħala unità ta' skoperta, u stadju ta 'traduzzjoni XYZ.Ġew żviluppati algoritmi għall-analiżi tad-dejta miksuba bl-iskannjar ta 'diversi uċuħ tal-kampjuni.Is-sistema ta 'kontroll hija bbażata fuq il-prinċipju ta' trijangulazzjoni ottika.Ir-raġġ tal-lejżer huwa inċident oblikwu fuq il-wiċċ tal-kampjun.Id-differenza fl-għoli tal-wiċċ imbagħad tittieħed bħala l-moviment orizzontali tal-post tal-lejżer fuq il-wiċċ tal-kampjun.Dan jippermetti li jittieħed kejl tal-għoli bl-użu tal-metodu tat-trijangulazzjoni.Is-sistema ta 'skoperta żviluppata hija l-ewwel kkalibrata biex tikseb fattur ta' konverżjoni li jirrifletti r-relazzjoni bejn l-ispostament tal-punt imkejjel mis-sensor u l-ispostament vertikali tal-wiċċ.L-esperimenti twettqu fuq uċuħ differenti tal-materjali tal-kampjun: ram, aluminju u azzar li ma jissaddadx.Is-sistema żviluppata hija kapaċi tiġġenera b'mod preċiż mappa topografika 3D ta 'difetti li jseħħu waqt it-tħaddim.Inkisbu riżoluzzjoni spazjali ta' madwar 70 µm u riżoluzzjoni fil-fond ta' 60 µm.Il-prestazzjoni tas-sistema hija vverifikata wkoll billi titkejjel l-eżattezza tad-distanzi mkejla.
Sistemi ta 'skanjar bil-lejżer tal-fibra b'veloċità għolja jintużaw f'ambjenti awtomatizzati ta' manifattura industrijali biex jiskopru difetti fil-wiċċ.Metodi aktar moderni għall-iskoperta ta 'difetti fil-wiċċ jinkludu l-użu ta' fibri ottiċi għall-illuminazzjoni u l-iskoperta tal-komponenti.Din id-dissertazzjoni tinkludi d-disinn u l-iżvilupp ta’ sistema optoelettronika ġdida ta’ veloċità għolja.F'dan id-dokument, żewġ sorsi ta 'LEDs, LEDs (dijodi li jarmu d-dawl) u dajowds tal-lejżer, huma investigati.Ringiela ta 'ħames dajowds li jarmu u ħames dajowds li jirċievu tinsab faċċata ta' xulxin.Il-ġbir tad-dejta huwa kkontrollat u analizzat minn PC bl-użu tas-softwer LabVIEW.Is-sistema tintuża biex tkejjel id-dimensjonijiet tad-difetti tal-wiċċ bħal toqob (1 mm), toqob għomja (2 mm) u talji f'diversi materjali.Ir-riżultati juru li filwaqt li s-sistema hija primarjament maħsuba għall-iskannjar 2D, tista 'topera wkoll bħala sistema limitata ta' immaġini 3D.Is-sistema wriet ukoll li l-materjali metalliċi kollha studjati kienu kapaċi jirriflettu sinjali infra-aħmar.Metodu żviluppat ġdid li juża firxa ta' fibri inklinati jippermetti lis-sistema tikseb riżoluzzjoni aġġustabbli b'riżoluzzjoni massima tas-sistema ta' madwar 100 µm (dijametru tal-fibra tal-ġbir).Is-sistema intużat b'suċċess biex tkejjel il-profil tal-wiċċ, il-ħruxija tal-wiċċ, il-ħxuna u r-riflettività ta 'diversi materjali.Aluminju, azzar li ma jissaddadx, ram, ram, tuffnol u polikarbonat jistgħu jiġu ttestjati b'din is-sistema.Il-vantaġġi ta 'din is-sistema l-ġdida huma skoperta aktar mgħaġġla, spiża aktar baxxa, daqs iżgħar, riżoluzzjoni ogħla u flessibilità.
Iddisinja, tibni u ttestja sistemi ġodda biex tintegra u tuża teknoloġiji ġodda tas-sensuri ambjentali.Partikolarment adattat għall-applikazzjonijiet ta 'monitoraġġ tal-batterji tal-ippurgar
Immodifika l-Istruttura Mikro-Nano tal-Panewijiet Solari PV tas-Silikon biex Titjieb il-Provvista tal-Enerġija
Waħda mill-isfidi ewlenin tal-inġinerija li qed tiffaċċja s-soċjetà globali llum hija l-provvista tal-enerġija sostenibbli.Wasal iż-żmien li s-soċjetà tibda tiddependi ħafna fuq sorsi ta’ enerġija rinnovabbli.Ix-xemx tipprovdi lid-dinja b'enerġija b'xejn, iżda metodi moderni ta 'użu ta' din l-enerġija fil-forma ta 'elettriku għandhom xi limitazzjonijiet.Fil-każ taċ-ċelloli fotovoltajċi, il-problema ewlenija hija l-effiċjenza insuffiċjenti tal-ġbir tal-enerġija solari.Laser micromachining huwa komunement użat biex jinħolqu interkonnessjonijiet bejn saffi attivi fotovoltajċi bħal sottostrati tal-ħġieġ, silikon idroġenat, u saffi ta 'ossidu taż-żingu.Huwa magħruf ukoll li aktar enerġija tista 'tinkiseb billi tiżdied l-erja tal-wiċċ ta' ċellula solari, pereżempju permezz ta 'mikromachining.Intwera li d-dettalji tal-profil tal-wiċċ nanoskala jaffettwaw l-effiċjenza tal-assorbiment tal-enerġija taċ-ċelloli solari.L-iskop ta 'dan id-dokument huwa li jinvestiga l-benefiċċji tal-adattament ta' strutturi ta 'ċelluli solari mikro-, nano- u meso-skala biex jipprovdu enerġija ogħla.Il-varjazzjoni tal-parametri teknoloġiċi ta' mikrostrutturi u nanostrutturi bħal dawn se tagħmilha possibbli li tiġi studjata l-influwenza tagħhom fuq it-topoloġija tal-wiċċ.Iċ-ċelloli se jiġu ttestjati għall-enerġija li jipproduċu meta jkunu esposti għal livelli ta' dawl elettromanjetiku kkontrollati b'mod sperimentali.Se tiġi stabbilita relazzjoni diretta bejn l-effiċjenza taċ-ċelluli u n-nisġa tal-wiċċ.
Metal Matrix Composites (MMCs) qed isiru malajr kandidati ewlenin għar-rwol ta 'materjali strutturali fl-inġinerija u l-elettronika.Aluminju (Al) u ram (Cu) rinfurzati b'SiC minħabba l-proprjetajiet termali eċċellenti tagħhom (eż. koeffiċjent ta 'espansjoni termika baxxa (CTE), konduttività termali għolja) u proprjetajiet mekkaniċi mtejba (eż. saħħa speċifika ogħla, prestazzjoni aħjar).Huwa użat ħafna f'diversi industriji għal reżistenza għall-ilbies u modulu speċifiku.Riċentement, dawn l-MMCs taċ-ċeramika għolja saru xejra oħra għal applikazzjonijiet ta 'kontroll tat-temperatura f'pakketti elettroniċi.Tipikament, f'pakketti ta 'apparat ta' l-enerġija, l-aluminju (Al) jew ir-ram (Cu) jintuża bħala heatsink jew pjanċa bażi biex jgħaqqad mas-sottostrat taċ-ċeramika li jġorr iċ-ċippa u l-istrutturi tal-pin assoċjati.Id-differenza kbira fil-koeffiċjent ta 'espansjoni termali (CTE) bejn iċ-ċeramika u l-aluminju jew ir-ram hija ta' żvantaġġ minħabba li tnaqqas l-affidabilità tal-pakkett u tillimita wkoll id-daqs tas-sottostrat taċ-ċeramika li jista 'jitwaħħal mas-sottostrat.
Minħabba dan in-nuqqas, issa huwa possibbli li jiġu żviluppati, investigati u kkaratterizzati materjali ġodda li jissodisfaw dawn ir-rekwiżiti għal materjali mtejba termali.B'konduttività termali mtejba u proprjetajiet ta 'koeffiċjent ta' espansjoni termali (CTE), MMC CuSiC u AlSiC issa huma soluzzjonijiet vijabbli għall-ippakkjar tal-elettronika.Dan ix-xogħol se jevalwa l-proprjetajiet termofiżiċi uniċi ta 'dawn l-MMCs u l-applikazzjonijiet possibbli tagħhom għall-ġestjoni termali ta' pakketti elettroniċi.
Il-kumpaniji taż-żejt jesperjenzaw korrużjoni sinifikanti fiż-żona tal-iwweldjar tas-sistemi tal-industrija taż-żejt u tal-gass magħmula minn azzar tal-karbonju u b'liga baxxa.F'ambjenti li fihom is-CO2, il-ħsara tal-korrużjoni hija ġeneralment attribwita għal differenzi fis-saħħa ta 'films protettivi tal-korrużjoni depożitati fuq mikrostrutturi varji tal-azzar tal-karbonju.Il-korrużjoni lokali fil-metall tal-weldjatura (WM) u ż-żona affettwata mis-sħana (HAZ) hija prinċipalment dovuta għal effetti galvaniċi minħabba differenzi fil-kompożizzjoni tal-liga u l-mikrostruttura.Il-karatteristiċi mikrostrutturali tal-metall bażiku (PM), WM, u HAZ ġew investigati biex jifhmu l-effett tal-mikrostruttura fuq l-imġiba tal-korrużjoni tal-ġonot iwweldjati tal-azzar ħafif.It-testijiet tal-korrużjoni twettqu f'soluzzjoni ta '3.5% NaCl saturata b'CO2 taħt kundizzjonijiet deossiġenati f'temperatura tal-kamra (20±2°C) u pH 4.0±0.3.Il-karatterizzazzjoni tal-imġieba tal-korrużjoni twettqet bl-użu ta 'metodi elettrokimiċi għad-determinazzjoni tal-potenzjal ta' ċirkwit miftuħ, skanjar potenzjodinamiku u reżistenza għall-polarizzazzjoni lineari, kif ukoll karatterizzazzjoni metallografika ġenerali bl-użu ta 'mikroskopija ottika.Il-fażijiet morfoloġiċi ewlenin misjuba huma ferrite aċikulari, austenite miżmuma, u struttura martensitic-bainitic f'WM.Huma inqas komuni f'HAZ.Instabu imġiba elettrokimika u rati ta 'korrużjoni b'mod sinifikanti differenti f'PM, VM u HAZ.
Ix-xogħol kopert minn dan il-proġett huwa mmirat biex ittejjeb l-effiċjenza elettrika tal-pompi sommerġibbli.It-talbiet fuq l-industrija tal-pompi biex timxi f'din id-direzzjoni reċentement żdiedu bl-introduzzjoni ta' leġiżlazzjoni ġdida tal-UE li tirrikjedi li l-industrija kollha kemm hi tikseb livelli ġodda u ogħla ta' effiċjenza.Dan id-dokument janalizza l-użu ta 'ġakketta li tkessaħ biex tkessaħ iż-żona tas-solenojd tal-pompa u tipproponi titjib fid-disinn.B'mod partikolari, il-fluss tal-fluwidu u t-trasferiment tas-sħana fil-ġkieket tat-tkessiħ tal-pompi operattivi huma kkaratterizzati.It-titjib fid-disinn tal-ġakketta se jipprovdi trasferiment aħjar tas-sħana fiż-żona tal-mutur tal-pompa li jirriżulta f'effiċjenza mtejba tal-pompa filwaqt li jnaqqas it-tkaxkir indott.Għal dan ix-xogħol, ġiet miżjuda sistema tat-test tal-pompa immuntata fuq fossa niexfa mat-tank tat-test eżistenti ta’ 250 m3.Dan jippermetti tracking b'kamera b'veloċità għolja tal-kamp tal-fluss u immaġni termali tal-kisi tal-pompa.Il-kamp tal-fluss ivvalidat mill-analiżi CFD jippermetti l-esperimentazzjoni, l-ittestjar u t-tqabbil ta 'disinji alternattivi biex it-temperaturi operattivi jinżammu baxxi kemm jista' jkun.Id-disinn oriġinali tal-pompa tal-arblu M60-4 kien jiflaħ temperatura massima tal-kisi tal-pompa esterna ta '45°C u temperatura massima tal-istator ta' 90°C.Analiżi ta 'diversi disinji ta' mudelli turi liema disinji huma aktar utli għal sistemi aktar effiċjenti u liema m'għandhomx jintużaw.B'mod partikolari, id-disinn tal-coil tat-tkessiħ integrat m'għandu l-ebda titjib fuq id-disinn oriġinali.Iż-żieda fin-numru ta 'xfafar ta' impeller minn erba 'sa tmienja naqqset it-temperatura operattiva mkejla fil-kisi b'seba' gradi Celsius.
Il-kombinazzjoni ta 'densità ta' qawwa għolja u ħin ta 'espożizzjoni mnaqqas fl-ipproċessar tal-metall tirriżulta f'bidla fil-mikrostruttura tal-wiċċ.Il-ksib tal-aħjar kombinazzjoni tal-parametri tal-proċess tal-lejżer u r-rata tat-tkessiħ huwa kritiku biex tinbidel l-istruttura tal-qamħ u ttejjeb il-proprjetajiet triboloġiċi fil-wiċċ tal-materjal.L-għan ewlieni ta 'dan l-istudju kien li jinvestiga l-effett tal-ipproċessar bil-lejżer b'impuls mgħaġġel fuq il-proprjetajiet triboloġiċi ta' bijomaterjali metalliċi disponibbli kummerċjalment.Dan ix-xogħol huwa ddedikat għall-modifika tal-wiċċ tal-lejżer ta 'l-istainless steel AISI 316L u Ti-6Al-4V.Intuża laser CO2 pulsat ta '1.5 kW biex tistudja l-influwenza ta' diversi parametri tal-proċess tal-lejżer u l-mikrostruttura u l-morfoloġija tal-wiċċ li jirriżultaw.Bl-użu ta 'kampjun ċilindriku mdawwar perpendikulari għad-direzzjoni tar-radjazzjoni tal-lejżer, l-intensità tar-radjazzjoni tal-lejżer, il-ħin tal-espożizzjoni, id-densità tal-fluss tal-enerġija u l-wisa' tal-polz ġew varjati.Il-karatterizzazzjoni saret bl-użu ta 'SEM, EDX, kejl tal-ħruxija tal-labra u analiżi XRD.Ġie implimentat ukoll mudell ta 'tbassir tat-temperatura tal-wiċċ biex jiġu stabbiliti l-parametri inizjali tal-proċess sperimentali.L-immappjar tal-proċess imbagħad sar biex jiġi ddeterminat numru ta 'parametri speċifiċi għat-trattament bil-lejżer tal-wiċċ tal-azzar imdewweb.Hemm korrelazzjoni qawwija bejn l-illuminanza, il-ħin ta 'espożizzjoni, il-fond tal-ipproċessar u l-ħruxija tal-kampjun ipproċessat.Żieda fil-fond u l-ħruxija tal-bidliet mikrostrutturali kienu assoċjati ma 'livelli ogħla ta' espożizzjoni u ħinijiet ta 'espożizzjoni.Billi tiġi analizzata l-ħruxija u l-fond taż-żona ttrattata, jintużaw mudelli ta 'fluwenza tal-enerġija u temperatura tal-wiċċ biex ibassru l-grad ta' tidwib li se jseħħ fuq il-wiċċ.Hekk kif il-ħin ta 'interazzjoni tar-raġġ tal-lejżer jiżdied, il-ħruxija tal-wiċċ tal-azzar tiżdied għal diversi livelli ta' enerġija tal-polz studjati.Filwaqt li l-istruttura tal-wiċċ kienet osservata li żżomm l-allinjament normali tal-kristalli, ġew osservati bidliet fl-orjentazzjoni tal-qamħ fiż-żoni ttrattati bil-lejżer.
Analiżi u karatterizzazzjoni tal-imġiba tal-istress tat-tessuti u l-implikazzjonijiet tagħha għad-disinn tal-armar
F'dan il-proġett, ġew żviluppati diversi ġeometriji ta 'scaffold differenti u saret analiżi ta' elementi finiti biex jifhmu l-proprjetajiet mekkaniċi ta 'l-istruttura ta' l-għadam, ir-rwol tagħhom fl-iżvilupp tat-tessuti, u d-distribuzzjoni massima ta 'stress u tensjoni fl-armar.Inġabru skans tat-tomografija kompjuterizzata (CT) ta 'kampjuni ta' għadam trabekulari flimkien ma 'strutturi ta' scaffold iddisinjati b'CAD.Dawn id-disinji jippermettulek toħloq u tittestja prototipi, kif ukoll twettaq FEM ta 'dawn id-disinji.Twettqu kejl mekkaniku ta 'mikrodeformazzjonijiet fuq scaffolds fabbrikati u kampjuni trabekulari tal-għadam tar-ras femorali u dawn ir-riżultati tqabblu ma' dawk miksuba mill-FEA għall-istess strutturi.Huwa maħsub li l-proprjetajiet mekkaniċi jiddependu fuq il-forma tal-pori ddisinjati (struttura), id-daqs tal-pori (120, 340 u 600 µm) u l-kundizzjonijiet tat-tagħbija (bi jew mingħajr blokki tat-tagħbija).Bidliet f'dawn il-parametri ġew investigati għal oqfsa porużi ta '8 mm3, 22.7 mm3 u 1000 mm3 sabiex jiġi studjat b'mod komprensiv l-effett tagħhom fuq id-distribuzzjoni tal-istress.Ir-riżultati ta 'esperimenti u simulazzjonijiet juru li d-disinn ġeometriku tal-istruttura għandu rwol importanti fid-distribuzzjoni tal-istress, u jenfasizza l-potenzjal kbir tad-disinn tal-qafas biex itejjeb ir-riġenerazzjoni tal-għadam.Ġeneralment, id-daqs tal-pori huwa aktar importanti mil-livell tal-porożità fid-determinazzjoni tal-livell massimu ġenerali tal-istress.Madankollu, il-livell ta 'porożità huwa importanti wkoll fid-determinazzjoni tal-osteokonduttività tal-istrutturi tal-armar.Hekk kif il-livell tal-porożità jiżdied minn 30% għal 70%, il-valur massimu tal-istress jiżdied b'mod sinifikanti għall-istess daqs tal-pori.
Id-daqs tal-pori tal-armar huwa importanti wkoll għall-metodu tal-fabbrikazzjoni.Il-metodi moderni kollha ta 'prototyping rapidu għandhom ċerti limitazzjonijiet.Filwaqt li l-fabbrikazzjoni konvenzjonali hija aktar versatili, disinji aktar kumplessi u iżgħar ħafna drabi huma impossibbli li jiġu ffabbrikati.Ħafna minn dawn it-teknoloġiji bħalissa nominalment mhumiex kapaċi jipproduċu b'mod sostenibbli pori taħt il-500 µm.Għalhekk, ir-riżultati b'daqs tal-pori ta '600 µm f'dan ix-xogħol huma l-aktar rilevanti għall-kapaċitajiet ta' produzzjoni ta 'teknoloġiji ta' manifattura rapida attwali.L-istruttura eżagonali ppreżentata, għalkemm titqies biss f'direzzjoni waħda, tkun l-aktar struttura anisotropika meta mqabbla mal-istrutturi bbażati fuq il-kubu u t-trijangolu.L-istrutturi kubi u trijangolari huma relattivament iżotropiċi meta mqabbla ma 'strutturi eżagonali.L-anisotropija hija importanti meta titqies l-osteokonduttività tal-armar iddisinjat.Id-distribuzzjoni tal-istress u l-post tal-apertura jaffettwaw il-proċess ta 'remodeling, u kundizzjonijiet differenti ta' tagħbija jistgħu jibdlu l-valur massimu tal-istress u l-post tiegħu.Id-direzzjoni predominanti tat-tagħbija għandha tippromwovi d-daqs u d-distribuzzjoni tal-pori biex tippermetti liċ-ċelloli jikbru f'pori akbar u jipprovdu nutrijenti u materjali tal-bini.Konklużjoni interessanti oħra ta 'dan ix-xogħol, billi teżamina d-distribuzzjoni tal-istress fis-sezzjoni trasversali tal-pilastri, hija li valuri ogħla tal-istress huma rreġistrati fil-wiċċ tal-pilastri meta mqabbla maċ-ċentru.F'dan ix-xogħol, intwera li d-daqs tal-pori, il-livell tal-porożità u l-metodu tat-tagħbija huma relatati mill-qrib mal-livelli ta 'stress esperjenzati fl-istruttura.Dawn is-sejbiet juru l-possibbiltà li jinħolqu strutturi ta 'strut li fihom il-livelli ta' stress fuq il-wiċċ ta 'strut jistgħu jvarjaw sa punt akbar, li jistgħu jippromwovu t-twaħħil u t-tkabbir taċ-ċelluli.
L-armar sintetiċi tas-sostitut tal-għadam joffru l-opportunità li jfasslu individwalment il-proprjetajiet, jegħlbu d-disponibbiltà limitata tad-donaturi, u jtejbu l-osteointegrazzjoni.L-inġinerija tal-għadam għandha l-għan li tindirizza dawn il-kwistjonijiet billi tipprovdi tilqim ta’ kwalità għolja li jistgħu jiġu fornuti fi kwantitajiet kbar.F'dawn l-applikazzjonijiet, kemm il-ġeometrija tal-armar intern kif ukoll esterna huma ta 'importanza kbira, peress li għandhom impatt sinifikanti fuq il-proprjetajiet mekkaniċi, il-permeabilità u l-proliferazzjoni taċ-ċelluli.It-teknoloġija ta 'prototyping rapidu tippermetti l-użu ta' materjali mhux standard b'ġeometrija partikolari u ottimizzata, manifatturati bi preċiżjoni għolja.Dan id-dokument jesplora l-abbiltà tat-tekniki tal-istampar 3D biex jiffabbrikaw ġeometriji kumplessi ta 'scaffolds skeletriċi bl-użu ta' materjali tal-fosfat tal-kalċju bijokompatibbli.Studji preliminari tal-materjal proprjetarju juru li l-imġiba mekkanika direzzjonali mbassra tista 'tinkiseb.Kejl attwali tal-proprjetajiet mekkaniċi direzzjonali tal-kampjuni fabbrikati wera l-istess xejriet bħar-riżultati tal-analiżi tal-elementi finiti (FEM).Dan ix-xogħol juri wkoll il-fattibbiltà tal-istampar 3D biex jiġu ffabbrikati scaffolds tal-ġeometrija tal-inġinerija tat-tessuti minn siment tal-fosfat tal-kalċju bijokompatibbli.L-oqfsa saru bl-istampar b'soluzzjoni milwiema ta 'fosfat disodju idroġenu fuq saff ta' trab li jikkonsisti f'taħlita omoġenja ta 'fosfat idroġenu tal-kalċju u idrossidu tal-kalċju.Ir-reazzjoni tad-depożizzjoni kimika mxarrba sseħħ fis-sodda tat-trab tal-printer 3D.Saru kampjuni solidi biex ikejlu l-proprjetajiet mekkaniċi tal-kompressjoni volumetrika tas-siment tal-fosfat tal-kalċju manifatturat (CPC).Il-partijiet hekk prodotti kellhom modulu medju ta 'elastiċità ta' 3.59 MPa u saħħa kompressiva medja ta '0.147 MPa.Is-sinterizzazzjoni twassal għal żieda sinifikanti fil-proprjetajiet tal-kompressjoni (E = 9.15 MPa, σt = 0.483 MPa), iżda tnaqqas l-erja tal-wiċċ speċifika tal-materjal.Bħala riżultat tas-sinterizzazzjoni, is-siment tal-fosfat tal-kalċju jiddekomponi f'fosfat β-trikalċju (β-TCP) u hydroxyapatite (HA), li huwa kkonfermat mid-dejta tal-analiżi termali termogravimetrika u differenzjali (TGA/DTA) u analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X ( XRD).proprjetajiet huma insuffiċjenti għal impjanti mgħobbija ħafna, fejn is-saħħa meħtieġa hija minn 1.5 sa 150 MPa, u r-riġidità kompressiva taqbeż l-10 MPa.Madankollu, aktar ipproċessar ta 'wara, bħal infiltrazzjoni b'polimeri bijodegradabbli, jista' jagħmel dawn l-istrutturi adattati għal applikazzjonijiet ta 'stent.
Għan: Ir-riċerka fil-mekkanika tal-ħamrija wriet li l-vibrazzjoni applikata għall-aggregati tirriżulta f'allinjament aktar effiċjenti tal-partiċelli u tnaqqis fl-enerġija meħtieġa biex taġixxi fuq l-aggregat.L-għan tagħna kien li niżviluppaw metodu għall-impatt tal-vibrazzjoni fuq il-proċess tal-impatt tal-għadam u nevalwaw l-effett tiegħu fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tat-tilqim milquta.
Fażi 1: Tħin ta' 80 ras ta' wirk bovin bl-użu ta' mitħna tal-għadam Noviomagus.It-tilqim imbagħad ġew maħsula bl-użu ta 'sistema ta' ħasil saline pulsated fuq trej għarbiel.Ġie żviluppat apparat ta 'vibro-impatt, mgħammar b'żewġ muturi ta' 15 V DC b'piżijiet eċċentriki mwaħħla ġewwa ċilindru tal-metall.Tarmi piż fuqha minn għoli partikolari 72 darba biex tirriproduċi l-proċess li tolqot għadma.Ġiet ittestjata l-firxa tal-frekwenza tal-vibrazzjoni mkejla b'aċċellerometru installat fil-kamra tal-vibrazzjoni.Kull test ta 'shear imbagħad ġie ripetut f'erba' tagħbijiet normali differenti biex tinkiseb serje ta 'kurvi ta' stress-strain.Għal kull test inbnew pakketti ta 'falliment ta' Mohr-Coulomb, li minnu ġew derivati s-saħħa tal-qtugħ u l-valuri tal-imblukkar.
Fażi 2: Irrepeti l-esperiment billi żżid id-demm biex tirreplika l-ambjent għani li jiltaqgħu magħhom f'ambjenti kirurġiċi.
Stadju 1: It-tilqim b'vibrazzjoni miżjuda fil-frekwenzi kollha tal-vibrazzjoni wrew saħħa ta 'shear ogħla meta mqabbla ma' impatt mingħajr vibrazzjoni.Il-vibrazzjoni f'60 Hz kellha l-akbar impatt u kienet sinifikanti.
Stadju 2: It-tilqim b'impatt vibratorju addizzjonali f'aggregati saturati wera saħħa ta 'shear aktar baxxa għat-tagħbijiet kompressivi normali kollha minn impatt mingħajr vibrazzjoni.
Konklużjoni: Il-prinċipji tal-inġinerija ċivili huma applikabbli għall-impjantazzjoni tal-għadam impjantat.F'aggregati niexfa, iż-żieda tal-vibrazzjoni tista 'ttejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-partiċelli tal-impatt.Fis-sistema tagħna, l-aħjar frekwenza ta 'vibrazzjoni hija 60 Hz.F'aggregati saturati, żieda fil-vibrazzjoni taffettwa ħażin is-saħħa tal-qtugħ tal-aggregat.Dan jista 'jiġi spjegat mill-proċess ta' likwefazzjoni.
L-għan ta’ dan ix-xogħol kien li tiddisinja, tibni u tittestja sistema li tista’ tfixkel is-suġġetti li jkunu fuqha sabiex tiġi vvalutata l-kapaċità tagħhom li jirrispondu għal dawn il-bidliet.Dan jista 'jsir billi tmejjel malajr il-wiċċ li fuqu tkun wieqfa l-persuna u mbagħad terġa' lura għal pożizzjoni orizzontali.Minn dan huwa possibbli li jiġi ddeterminat jekk is-suġġetti kinux kapaċi jżommu stat ta 'ekwilibriju u kemm damu biex jirrestawraw dan l-istat ta' ekwilibriju.Dan l-istat ta 'ekwilibriju se jiġi determinat billi titkejjel l-influwenza posturali tas-suġġett.It-tbandil posturali naturali tagħhom tkejjel b'pannell tal-profil tal-pressjoni tas-saqajn biex jiddetermina kemm kien it-tbandil waqt it-test.Is-sistema hija wkoll iddisinjata biex tkun aktar versatili u affordabbli minn dik disponibbli kummerċjalment bħalissa għaliex, filwaqt li dawn il-magni huma importanti għar-riċerka, bħalissa mhumiex użati ħafna minħabba l-ispiża għolja tagħhom.Is-sistema żviluppata li għadha kif ġiet ippreżentata f'dan l-artikolu ntużat biex iċċaqlaq oġġetti tat-test li jiżnu sa 100 kg.
F'dan ix-xogħol, sitt esperimenti tal-laboratorju fl-inġinerija u x-xjenzi fiżiċi ġew iddisinjati biex itejbu l-proċess tat-tagħlim għall-istudenti.Dan jinkiseb billi jiġu installati u maħluqa strumenti virtwali għal dawn l-esperimenti.L-użu ta 'strumenti virtwali jitqabbel direttament ma' metodi tradizzjonali ta 'tagħlim fil-laboratorju, u l-bażi għall-iżvilupp taż-żewġ approċċi hija diskussa.Xogħol preċedenti li juża tagħlim assistit mill-kompjuter (CBL) fi proġetti simili relatati ma 'dan ix-xogħol intuża biex jevalwa xi wħud mill-benefiċċji ta' strumenti virtwali, speċjalment dawk relatati ma 'żieda fl-interess tal-istudenti, żamma tal-memorja, komprensjoni, u finalment rappurtar fil-laboratorju..benefiċċji relatati.L-esperiment virtwali diskuss f'dan l-istudju huwa verżjoni riveduta tal-esperiment tal-istil tradizzjonali u għalhekk jipprovdi paragun dirett tat-teknika CBL il-ġdida mal-laboratorju tal-istil tradizzjonali.M'hemm l-ebda differenza kunċettwali bejn iż-żewġ verżjonijiet tal-esperiment, l-unika differenza hija fil-mod kif tiġi ppreżentata.L-effettività ta 'dawn il-metodi CBL ġiet evalwata billi ġiet osservata l-prestazzjoni tal-istudenti li jużaw l-istrument virtwali meta mqabbla ma' studenti oħra fl-istess klassi li jwettqu l-modalità sperimentali tradizzjonali.L-istudenti kollha huma vvalutati billi jissottomettu rapporti, mistoqsijiet b'għażla multipla relatati mal-esperimenti tagħhom u kwestjonarji.Ir-riżultati ta’ dan l-istudju tqabblu wkoll ma’ studji oħra relatati fil-qasam tas-CBL.
Ħin tal-post: Frar-19-2023