先进的加工技术研究中心

研究


研究综述

  生产技术

                                                                                                                                                返回页首

激光系统的自动化控制对微加工

博士生:  沙迪karazi

抽象

这项工作是针对在自动激光加工工艺的发展具有高尺寸精度和预先定义的处理成本计算。此工作包括ND的尺寸和成本的预测建模分析:YVO 4激光器内部微通道制造于PMMA和聚碳酸酯的内部激光加工用于微流体装置的制造的目的。为了实现这些项目目标,安安和DOE尺寸测量比较,并与CO2和Nd成本对比:YVO4激光系统已被执行。充分执行与亚微米与线性编码器反馈的位置精度的闭环控制的已经实施。特别是,对于ALSER击发和样品定位的自动化是使用FPGA来控制的。获得的第二操作过程,并且软件的先进理解:YVO4系统使所述控制单元的变化转换成紧凑-RIO可编程自动化控制器(PAC),其在LabVIEW代码完成在闭环模式下控制三维定位台使用高分辨率亚微米分辨率的编码器。在LabVIEW代码这一过程的完成全自动化正在进行中。当前和未来的工作包括为所设计的系统的尺寸精度,精度和可重复性测量;并且在化学/分析应用程序和在分离科学中使用的微通道的微流体生产和实验室上的单芯片器件的几何形状相关的优化。

 

上半固态金属形成的部件的质量的时间热场的作用

博士生:  asnul艾哈迈德

抽象

优异的机械性能,需要在半固态金属(SSM)形成的部件许多应用。优秀的机械性能,如耐磨性,高的强度和刚度依靠从超细晶粒尺寸产生的显微结构特征。这种晶粒尺寸通常取决于SSM的最佳加工性。然而,SSM铸造部件趋向于含有残余孔隙度,这是极为不利的性能。在这项工作中,半固态金属成形的重要过程将进行调查,以提供改进的质量的部件。这些部分应该具有降低的孔隙率和改善的微观结构特征包括超细粒度和加强析出物的均匀分布和合金微元素组成。所需微观结构的发展的时间 - 温度预处理路径的影响将在特定被分析。从质量的改善,例如增加的强度,硬度,和刚性得到的性能进行调查。

 

钢的激光表面改性

博士生:  syarifah淖尔aqida宾蒂赛阿末(博士2011)

抽象

所呈现的工作是使用脉冲激光处理模式H13工具钢的激光表面改性的调查。最初的筛选实验设计进行导致更优化的详细设计。二氧化碳(CO2用)与10.6微米波长的激光系统。在实验设计研究使用的激光光点的三种不同尺寸分别为0.4,0.2和直径0.09毫米。其他控制参数是激光的峰值功率,脉冲重复频率和脉冲重叠。激光加工不断通过线在氩气中在0.1MPa压力辅助。 H13样品粗糙化,化学蚀刻处理之前,以改善在所述共表面吸光度2 激光波长。激光加工样品用于金相研究中制备和进行了表征为物理和机械性能。金相研究和化学成分分析,使用能量色散X射线光谱集成扫描电子显微镜进行。改性表面的结晶度和相位检测用的XRD系统,Cu靶辐射和1.54埃的波长进行。表面轮廓是用触针式轮廓测量系统测量。改性表面的硬度性质通过显微维氏压痕金刚石测量。定制的热疲劳系统用于研究表面粗糙度对改性的表面疲劳性能的影响。观察到具有小于500nm的超细尺寸的改表面晶粒是可以实现的。其中介于35微米和150之间的改性表面深度上的激光加工H13样品显影。一个结晶度减少是明显为将其与微晶的激光加工后的更随机分布的改性H13表面。最小修饰的H13平均表面粗糙度Ra为1.9μm已经实现。另一个重要的发现是,在激光参数不同的设置,修改后的H13表面表现出728和905 HV之间的范围内的硬度的0.1。建立了的激光参数的影响进一步理解热模拟结果(加热和冷却速率)和硬度的结果之间的关系。这些发现是建立的表面硬化技术的耐磨性和热障涂层的应用显著。

 

坚实的运动球的参数影响表征,以开发用于GAA sliotar标准的核心

博士生:  fiachra夏兰柯林斯(博士2011)

抽象

这项研究的主要目的是表征sliotar核心的动态冲击性能。球的粘弹性表征为一系列冲击速度下进行。现代聚合物球表现出应变速率灵敏度,同时传统的多组分球表现出应变依赖性。非线性粘弹性响应是由刚度,初始和体积刚度的两个值来定义。传统的球分别达2.5倍更严厉比现代的类型,这个幅度是率相关。相比现代球传统球刚度的增加更大的速率产生的多个非线性COR速度依赖性。动态刚度结果表明准静态测试和弹簧理论方程的有限的适用性。的球变形行为分析表明中心的质量即位移和直径压缩并不始终等同于所有类型的球。制造到球性能条件的贡献是由进行广泛的原型试验研究。制造温度,压力和材料组合物的参数是变化的,以产生一个范围球。聚合物的硬度影响刚度但不耗能,滚珠刚度提高硬度增加。成核添加剂的影响球活泼,具有增加的添加剂趋向于减小球活泼,但这种影响是聚合物等级敏感。是进行数值分析,模拟使用三个数学模型球的冲击响应。第一种模式被证明复制球的行为只能在有限的程度,尽管被与其他类型的球成功报道先前使用。第二模型显示出这是普遍适用于所有测试的球类型球冲击响应的合理表示;然而,在预测力 - 位移响应方面的准确度不高至所需的宽范围实现。第三个模型中模拟球响应表现出显著更好的精度。从该模型中的模型产生的力的值表现出与实验数据的95%的一致性。

 

半固态金属加工路线的调查

绵沃吉德·阿里·沙阿(孟2006)

抽象

两个主要目标这项工作过程中完成。一个是设计和高温毛细管粘度计的结构,第二个是,以协助设计和用于比较目的的提供数据的半固体金属流动的建模。高温毛细管粘度计已经构造,并已用于初步测试。此装置将被用来测量高温度和剪切速率的条件下,类似于那些在工业中发现的下半固体金属的粘度。的毛细管粘度计是一个单点系统,该系统可用于通过测量所述毛细管随着粘度成正比的压降和反比于流量的两个端之间的流速和压力差来计算粘度。设计标准包括一个高度可控制温度的要求高达800ºC,高于10,000 S-1,且可控制的喷射轮廓喷射的剪切速率。一个2D,两相理论非稳定状态使用计算流体动力学(CFD)软件流利模型。这是用来评价通过设计毛细管粘度计使至少为0.075,0.5,和1m / s的注射速度的半固体金属的粘度。该金属的固体级分(FS)的0.25至0.50的影响也进行了研究。这些参数和所得到的粘度之间的强相关性,注意到对于其中使用开发流利模型幂律粘度方程。 

 

搅拌铸造法的检查,以生产AL-SiC复合材料

博士生:  sumsun naher(博士2004)

抽象

这项工作检查对生产人-SIC金属基复合材料(MMC)通过分批compocasting处理的处理参数的影响。处理参数研究包括搅拌速度,搅拌时间,搅拌器的几何,搅拌器位置,金属液的温度(粘度)。进行室温(25±C)视觉模拟,计算机仿真和验证人-SIC MMC生产测试。在视觉和计算机模拟,水和甘油/水分别用于表示液体和半固体的铝。 1,300,500,800至1000mPas和50,100,150,200,250和300rpm搅拌速度下的粘度的影响。一个10体积%增强碳化硅颗粒,类似的是,在铝MMC使用'S,在可视化和计算试验中使用。可视化试验在透明的玻璃烧杯中进行。计算模拟用流利(CFD软件)和上包mixsim附加执行。这包括使用欧拉(粒状的)模型中生产路线的2D轴对称多相时间相关的模拟。的颗粒分散倍,稳定时间和旋涡高度上搅拌几何形状和搅拌器速度的依赖性被发现。的60度的叶片角度在叶片搅拌器找到符合°更好,以快速获得均匀的颗粒分散体。从这些测试中150rpm下的水SiC和300rpm下在甘油/水系统SIC的搅拌速度被认为是必要的,以便获得对SiC的均匀分布。从为1mPa·s(对于液体金属)至300个海洋保护(对于半固态金属)的粘度增加被发现具有在SiC分散和稳定时间有极大影响。然而,从300·s至1000mPa·s以下的进一步增加对这段时间的影响可以忽略。工作的显著部分由一个专门的快速淬火compocaster的这种高温处理方法的设计,施工和验证。此机器包括一个搅拌器的具有四个60度倾斜的平面叶片和在电阻加热炉室中的坩埚中。的致动器被整合到该钻机以使加工的混合物的快速淬火。此设备被用来生产人-SiC复合材料。通常,好的协议的可视化,计算和验证实验结果之间找到。

 

 在机电系统的计算机应用

穆夫塔·易卜拉欣(孟2004)

抽象

有许多可供不同的快速原型(RP)技术已发展到大规模使用,主要是在过去的十年。今天的商用快速原型系统使用纸,蜡,光固化树脂,聚合物和新的金属粉末不同的技术工作。该项目涉及一种类型的快速成型技术,即熔融沉积成型,这是最初商业化在1991年用蜡的熔融沉积成型系统的新版本已经设计并用于这项工作。本项目描述了基本系统设计,和蜡沉积的方法。的FDM机建立由通过加热的喷嘴以规定的图案挤出半熔融的材料到一个平台的部分。挤出射流被安装在其上由计算机系统控制的X-Y工作台。与柱塞机构的自动化控制和存款位置相结合,产生了精确的模型。蜡的单层建立一个在另一个的顶部上,以产生二维和三维物体。也分析以优化模型生产过程中的蜡的特性。在处理过程中这些包括蜡的相变温度,蜡的粘度和蜡液滴状

 

活动的应用程序基于成本核算爱尔兰工程基础的中小企业的优化

otman elafi

 

 

微纳米系统技术

                                                                                                                                                返回页首

微流控芯片基于用于液体色谱分离平台

博士生:     aymen本阿祖兹

抽象

在过去的五年中,两个激光微加工工艺允许生产渠道和可重复的微米级分辨率体素已在都柏林城市大学的分离科学集群研究小组内发展。本工作的一个重点是对靶生物分子的分离定制材料的利用率。初步工作已经示出了可与以加强分离能力来生成新的毛细血管的混合和表面沟道形态。此工作的重点将施加的可用微制造设施制定表面和通道几何形状,这将提供增强的分离和表征为生物系统。这些系统的应用将是沿着用于生物诊断目的“上实验室的单芯片”的方法的线路。与此开发的技术制造的器件将在这个项目微流体实验室上的单芯片应用中。该项目的目标将是在使用的实验设计,优化和建模技术,以使激光加工参数和信道微米和纳米尺度特征和内这些微加工利用该信息以增强分离的能力之间的直接链路通道。具体工作产出包括:改进的信道的设计和用于分离科学的表面形态;单片式集成芯片内基于泵和提取相;和上集成芯片选择和提取目标生物分子的分离。

 

代和临时温度梯度和纵向型材沿LC毛细管柱的控制通过使用珀尔帖阵列和红外线热成像的

博士生:     戴维·科林斯

抽象

基于使用的单独控制的珀耳帖依次热电单元对准的新的直接接触平台毛细管柱精确的温度控制,已经研制成功。该平台提供了用于毛细管和微孔液相色谱柱快速的温度控制,以及允许同时的时间和空间温度编程。所述平台的所述工作温度范围为c 15和200℃之间,对于每个10个对齐珀尔帖单元,以大约400℃/ min的升温速率。该系统已被评估若干非标准毛细管基于感测模式,如温度梯度与线性和非线性轮廓的直接应用,包括静态柱温度梯度和时间温度梯度两者的IN-形成的通过精确的温度控制梯度聚合,以及单片相的微流体通道内的制造(片上)毛细管整体固定相。该设备可以与标准和情节柱色谱系统结合使用。

 

电流体在2个维平面微流体设备聚焦于低丰度分析物的预浓缩

博士生: 托马斯·皮亚塞茨基(2011)

抽象

这项工作的关注电流体聚焦(ehdf)和光子传输以有助于物质的发展预浓缩和识别。 ehdf为离子,基于建立流体动力和电动势力,什么允许所讨论的离子将成为固定之间的平衡的平衡聚焦方法。在此研究的新颖使用2维平面微流体设备的方法,提出以开放的二维平面空间,而不是传统的微通道系统。这样的设备可以允许大体积的物种的预浓缩和相对简单制造。使用COMSOLmultiphysics®3.5A新开发的模拟这一研究结果。从这些模型结果进行了比较实验结果来验证所确定的流动几何形状和浓度增加的区域。所开发的数字微流体模型与先前公布的实验进行了比较,给出的结果的高对应。基础上这些模拟的新型船舶形状进行了研究,以用于提供ehdf最佳条件。采用这种芯片的实验结果超出了模型的性能。一种新颖的方式,命名为横向ehdf,当被测物质垂直聚焦到所施加的电压是在制造的微流体芯片观察。作为检测和可视化是这样的物质预浓缩和识别系统的一个重要方面。数字模型和光传播和在二维微流体系统中的光强度分布的实验验证被呈现。光传播的展开数值模式成功实验都证实在通过该系统和强度分布得到的结果的实际光路的方面,其可以是用于光聚合系统的优化以及用于光学检测系统有趣采用毛细血管。

 

激光系统的微加工的计算控制

博士生:  艾哈迈德ISSA(博士2007)

抽象

取决于几何形状,微制造结构具有在电信,微流体,微传感器,数据存储,玻璃切割和装饰标记应用的应用程序。 ND的关系:YVO4和CO2激光系统的参数设置的尺寸和微制造结构的形态在这项工作进行了检查。激光系统参数研究包括功率,P,脉冲重复频率,PRF,脉冲数,n和扫描速度,U。测量的输出尺寸包括等效体素直径以及微通道的宽度,深度和表面粗糙度。 YVO 4激光器(2.5 W,1.604微米,80纳秒),以聚碳酸酯的样品内的微观结构编造:一个三维微加工系统使用ND发达。显微组织的体素的范围为48至181微米的直径。紧聚焦也与使用显微镜物镜以产生更小的体素范围为5至10微米的钠钙玻璃,熔融石英和蓝宝石样品此系统实现的。 CO2激光(1.5千瓦,10.6微米,26微秒的最小脉冲宽度)被用来制造微通道的钠钙玻璃样品英寸微通道的横截面形状的V形凹槽之间的差别很大,u形园和肤浅的烧蚀区域。微通道的尺寸差别很大,也与宽度范围为81至365微米,深度为3〜之间根据设置被生产为2到13微米379微米的表面粗糙度。所述微通道尺寸使用响应面分析法(RSM)与实验技术(DOE)的设计的激光加工参数方面进行了研究。收集到的结果被用来研究的体积和质量烧蚀率的工艺参数的影响。此外,该过程的热数学模型也被开发,以帮助过程的理解,并允许通道拓扑结构预测的修道院到实际生产。

  

使用光学三角测量的原理基于激光表面光度仪的发展

戴维·科林斯(孟2005)

抽象

计量行业正在不断地寻找新的方法来准确地且快速地检查和数字化的表面形貌包括表面粗糙度参数的计算,并生成点云(其中描述了一个或多个表面的三维点的集合)用于建模或逆向工程的目的。许多类型的轮廓系统当前存在和过去十年中基于光学系统的流行程度的上升,但大多数光学轮廓仪的购买和维护费用昂贵。光学轮廓仪的发展,也可以根据系统的类型和它的脆弱性可能不会使它适合于大多数车间或工厂车间应用是极其复杂的。该项目占地使用光学三角测量原理的轮廓的发展。所开发的系统具有200 120毫米的扫描表面积和五毫米的垂直测量范围。所述目标表面上的激光传感器的位置也有15毫米的可调节范围。的控制程序的开发是为了自动扫描用户选择的部分和表面区域。这个新系统的特点是尺寸精度方面。该系统的最大余弦误差在0.07°进行测定。该系统的动态精度在沿z轴(高度)为2μm测量并在x轴和y轴大致为10μm。扫描部件(硬币,螺钉,垫圈,和光纤透镜模具)之间有良好的二维相关得以实现。该系统的测试也将被讨论,其中包括的轮廓和可能的改进的系统的限制。

 

开发和表征了一种新的光学表面缺陷检测系统的

穆罕默德·阿布·穆斯塔法·哈纳卡迈勒(孟2005)

抽象

该项目的目的是开发和表征新型光学高速在线表面缺陷检测系统。检查系统是基于光学三角测量的原理,并提供确定漫反射表面的三维轮廓的非接触式方法。所开发的系统的主要部件包括一个二极管激光器,ccf15 CMOS摄像头,和两个PC进行控制的伺服电机。样品移动,图像捕获,和三维表面轮廓生成控制在LabVIEW软件被编程。所捕获的数据的检查是通过创建程序几乎呈现3D扫描的表面,并计算所需的表面粗糙度参数变得容易。伺服电动机被用来与0.05m的分辨率移动在x和y方向上的样品。所开发的非接触式在线表面仿形装置,可以快速高分辨率表面扫描和检查。所开发的系统被成功地用来产生自动2D表面轮廓,三维表面轮廓和表面粗糙度测量不同样品材料表面上。这个自动化检验设备具有由12毫米12的X-Y扫描区域的容量。为了表征和校准开发分析系统,进行比较,以由系统测量表面轮廓进行比较,以光学显微镜,双目显微镜,原子力显微镜和三丰SURFTEST - 402测量同一表面。

 

激光扫描厚度测量检查系统的发展

秒。米mahfuzul哈克(孟2004)

抽象

质量规范的产品和他们所用的材料正变得越来越苛刻。该溶液的许多目视检查质量保证(QA)的问题是利用自动在线表面检查系统。这些需要实现在高吞吐量的速度均匀的产品质量。其结果是,有需要一种允许的材料和表面的在线100%测试系统。实现这一目标,激光技术与计算机控制技术集成提供了一种有用的解决方案。在这项工作中,高速,低成本,以及高精确度的非接触式激光扫描检查系统的开发。该系统能够测量利用激光光学三角测量的原理的固体,非透明物体的厚度。测量精度和重复性到微米级,用所开发的系统来实现的。

 

基于激光检测系统的发展为表面缺陷检测

穆罕默德侯赛因贝拉尔bhuian(孟2002)

抽象

该项目的目标是设计和开发用于检测表面缺陷的基于激光检测系统,并评估其对高速网络的应用潜力。该检查系统的基本部件是激光二极管模块作为照明源,随机存取CMOS摄像机作为检测器单元,和XYZ平移阶段。算法被开发用于分析来自不同的样品表面的扫描获得的数据。检查系统是基于光学三角测量原理。的激光束是倾斜入射到样品表面上。然后在表面高度差取为激光点的样品表面上的水平移位。这使将要采取的高度测量,每三角测量方法。所开发的检查系统最初是在为了获得会使传感器上的测得的光斑移和表面的垂直位移之间的关系的转换系数校准。黄铜,铝和不锈钢:实验是在不同的样品材料表面进行。所开发的系统能够精确地产生在工作提交给它的缺陷的三维地形图。约70微米的空间分辨率和60μm的深度分辨率得以实现。检查系统的特征也通过测量测得的距离的精确度进行。

 

高速光纤光学激光扫描系统的发展为缺陷识别

abdulbaset abuazza(博士2002)

抽象

高速光纤激光扫描系统在自动化工业制造环境中使用,以确定表面缺陷。最近表面缺陷的检测方法涉及使用光纤光发射和检测器组件。本文以一个全新的高速光电系统的设计和开发的交易。在这项工作中,检测发光二极管的两个源,LED(发光二极管)和激光二极管。五个发光二极管和五个接收的光电二极管的线被定位彼此相对。数据捕获被控制,并通过LabVIEW软件通过电脑进行分析。该系统用于测量表面缺陷的尺寸,诸如在不同的材料的孔(1mm)的,盲孔(2毫米),凹口。所获得的结果表明,即使是主要用于2D扫描该系统中,它也可以作为一个有限的3D视觉检查系统操作。此系统还表明,所有检查的金属材料能反射红外波长的信号。新开发的使用纤维的成角度的阵列的技术允许与系统中获得可调节的分辨率,具有大约100微米(收集纤维的直径)的最大系统的分辨率。该系统被成功地用来测量各种材料的表面轮廓,表面粗糙化,厚度和反射率。铝,不锈钢,黄铜,铜,tufnol,和聚碳酸酯材料都能够与该系统被检查。这个新系统的优点可以被看作是更快的检测,成本更低,体积更小,更大的分辨率,和灵活性。

 

通用系统开发海洋环境传感

布伦丹·希里

抽象

设计的构建和测试一个新系统进行集成和新出现的环境传感器技术的部署。特别是对于粪便细菌的应用的监控

 

可持续发展技术


                                                                                                                                                返回页首

微的改变和增强的能量提供硅太阳能光伏板的纳米结构

博士生:     大卫摩尔

抽象

主要工程问题,社会在当今世界面临的一个是可持续的能源供应。时间已经到了,当它是必要的社会需求开始严重依赖于可再生能源。太阳提供的自由能在地。然而,利用这种能量作为电力的现有方法有一定的局限性。在光伏电池而言,主要问题是用于收获太阳能缺乏效率。激光微加工通常用于创建有源层(例如玻璃基板,氢化硅,和氧化锌层)在光伏电池之间的互连。它也已知的是,如果在太阳能电池的表面面积可以增加,通过微机械加工,例如可以产生更多的电力。纳米级的表面轮廓的细节已被证明影响太阳能电池的能量吸收效率。当前工作的目的是研究剪裁太阳能电池微米的好处,可以实现纳米和中尺度结构,使得增加的功率提供。这个微型和纳米结构的工艺参数的变化将允许他们在表面拓扑的影响的​​调查。细胞将用于下电磁曝光的实验控制量的产生的能量进行检测。直接链路将在电池效率和表面织构之间进行。

 

cusic的金属基质复合体的应用和铝碳化硅如电子包装材料   

博士生: mohabattul扎曼bnsbukhari

抽象

金属基质复合材料(MMC)正迅速成为主要候选如在工程,以及在电子应用的结构材料。通过SIC增强铝(Al)和铜(Cu)被用于各种行业,由于其优异的热物理性质,如热膨胀系数(CTE),高的热导率的系数低和改进的机械性能,例如更高的比强度,更好的耐磨损性和比弹性模量。最近,这些金属基复合材料具有高陶瓷含量已成为另一个重点在电子封装热管理应用。通常,在封装功率器件,铝(Al)或铜(Cu)已经被用作散热器或基板用于安装携带芯片和相关联的引线结构陶瓷基片。在陶瓷和铝或铜之间的热膨胀系数(CTE)的系数的较大差异是一个缺点,因为它会导致一个不可靠的封装,并且还限制了可以附着到基板的陶瓷基板的尺寸。

看着这个缺点,现在是待开发的新材料,研究和表征,以满足耐热增强型材料的规定要求的机会。与热传导性以及热膨胀(CTE)系数改善性能,cusic和铝碳化硅的金属基复合材料现在是电子包装工业的可能的解决方案。这项工作将评估这些金属基复合材料独特的热物理性质以及在电子封装热管理需求,其可能的应用。

 

 用于碳钢管线焊接腐蚀的抑制的侵蚀性环境中

博士生: 阿里abdunnabi阿卜杜拉希姆

抽象

石油企业在取得碳钢和低合金钢的石油和天然气工业体系的焊接区经历了相当大的腐蚀。在含CO 2环境中的腐蚀故障往往是由在不同的碳钢组织变化的保护腐蚀鳞粘附的韧度说明。焊接金属(WM)和焊接热影响区(HAZ)大多被局部腐蚀所造成的在合金含量和显微组织都差电偶作用进行说明。的母体金属(PM)的显微结构特征的调查,WM和HAZ进行了解qt电子游戏低碳钢的焊接接头的腐蚀行为的微观结构的影响。在室温(20±2℃)脱氧条件下用CO 2饱和的3.5%的NaCl溶液中,用4.0±0.3的pH范围内腐蚀试验进行了研究。腐蚀行为的表征通过开路电位,极化扫描和线性极化电阻以及一般金相特性的电化学技术进行了使用光学显微镜进行的。主要形态相发现分别为针状铁素体,残余奥氏体,并在WM马氏体/贝氏体结构。这些都是在HAZ不太普遍。显著不同的电化学行为,腐蚀速率已发现时许,WM和HAZ内。

 

效率的提高在潜水泵

詹姆斯壁(孟2008)

抽象

包括在本项目中的工作有改进的潜水泵的电效率的目的。对于泵制造业向这个方向发展的要求已经与使其成为新的更高的效率水平在整个行业得到满足的要求引入新的欧盟法规多起来。在这项工作中,利用冷却水套,以保持凉爽泵的电磁区域进行了分析和设计的改进建议。具体地,在当前的泵冷却套中的流体流动和传热进行了表征。改善在冷却套的设计将使在泵的马达区域更好的热传递,并因此导致较高的效率泵,具有降低的诱导阻力。对这项工作,干坑安装水泵测试系统加入到已经存在的250立方米试验槽设备的侧面。此启用高速照相机流场和泵壳的热成像的跟踪。通过CFD分析证实了流场允许的替代设计被尝试,测试并比较用于保持尽可能低的操作温度成为可能。原始m60-4极泵的设计经历了45℃的最大泵壳体外界温度和90℃的最大定子温度。各种模型的分析设计表明其设计将是更高效率的系统更有用并且不应当被使用。特别是,被示出的集成冷却盘管设计,以提供对原来的设计没有改善。增大叶轮叶片的数量从四到八个由七位摄氏度降低运行温度,壳体上测量。

 

软件开发无线数据收集道路交通监控

mominul阿赫桑

 

 

生物医学工程  


                                                                                                                                               返回页首

用于生物医学应用的金属合金的高速激光加工

博士生:     埃文斯chikarakara

抽象

上金属加工组合高功率密度和减少的曝光时间诱导表面微观结构的变化。获得的激光工艺参数的最佳组合和冷却速率是在材料的表面上改变晶粒结构和制造改善的摩擦性能是至关重要的。本研究的主要目的是研究快速脉冲激光加工的可商购金属生物材料的摩擦性能的影响。这项工作集中在AISI 316L不锈钢和Ti-6AL-4V的激光表面改性。一个1.5千瓦脉冲CO 2激光器被用于研究的变化激光工艺参数的影响和所得表面微观结构和形态。旋转垂直于激光照射方向的圆柱形样品用激光辐照,曝光时间,能量通量,脉冲和使用宽度是变化的。表征使用SEM,EDX,触笔粗糙度测定和X射线衍射分析进行的。的表面温度预测模型也实现为设置初始试验的工艺参数。的过程映射调查然后进行以确定的范围内的是熔融钢的表面比激光加工参数。辐照度,滞留时间,处理的深度和加工的样品的粗糙度之间的强相关性已经建立。改变的组织结构的高深度和粗糙度增加有联系的更高水平都辐照度和停留时间。能量通量和表面温度模型,用于预测熔通过粗糙度和处理区域的深度的分析中出现的表面上的水平。作为激光束相互作用时间的增加,钢的表面粗糙度增加了检查的各种脉冲的能量水平。而表面的结构被视为保留了传统的晶体结构,在激光加工的区域中观察到的晶粒取向的变化。

 

分析和组织的应变行为的定性和支架设计的影响

马尔钦lipowiecki

抽象

在这个项目中几种不同的几何形状的支架设计并进行了有限元分析,以了解骨结构,其在组织发育,最大应力和应变分布在支架的作用的机械性能。除了从CAD设计的支架结构,计算机断层扫描(CT)骨小梁样品的扫描收集。这些设计允许原型被构建和测试以及这些结构的有限元分析来进行。微应变的机械测量了所制造的支架和股骨头小梁骨样品取出,并为相同的结构获得的形成FEA工作那些这些结果进行比较。的机械性能,被视为依赖于所设计的孔形状(结构),孔的尺寸(120,340和600微米)和负载条件(有或没有装载块)。在8mm这些参数变化的检查3,22.7毫米3 和千毫米3 多孔支架进行了全面检查其对应力分布的影响。实验和模拟结果表明,该结构的几何设计在应力分布和亮点支架设计的巨大可能性显著作用,增强骨再生。整体孔径被认为是比在确定整体最大应力水平的孔隙率水平更重要。然而,孔隙率水平也是决定支架结构的骨传导性非常重要。通过用相同的孔尺寸从30%增加的孔隙率水平至70%,最大应力值显着增加。

支架的孔大小也是制造方法很重要。迄今为止所有的快速成型方法有一定的局限性。虽然更通用的常规的制造,更复杂,可能经常不能制造更小的结构。这些技术大多不是名义上目前能够一致的生产低于500微米的孔大小的。因此,在这项工作为600μm孔径的结果是最相关的电流快速制造技术的制造能力。六边形结构提供,虽然仅在一个方向检测,将相对于立方和三角基础的结构最各向异性结构。相比于六边形结构的立方和三角形结构是相对各向同性的。各向异性是在考虑设计的支架的骨传导重要。应力分布和孔径位置影响重塑过程和不同的负载条件可以改变最大应力值和它的位置。占主导地位的装载方向应该鼓励孔径和分布,以允许细胞生长成较大的孔,以及提供营养物和建筑材料。从支柱横截面的应力分布的检查这项工作的另一有趣的发现是更大的应力的值在相对于中心支柱的表面记录。在这项工作中已经显示出在结构中所受压力水平强烈相关的孔径,孔隙率水平和加载方式。这些研究结果表明,设计的支柱结构在其内应力水平可以变化,以在支柱度较大表面的能力,使得细胞附着和生长可以得到促进。

 

生产中使用的三维印刷方法硬组织支架的

陶大卫szűcs(孟2008)

抽象

合成骨替代支架提供了可能单独裁缝性能,克服有限供体的可用性和改善骨整合。骨组织工程的目的是通过使能够在更大的量被提供可用的高品质移植以提供对这些问题的解决方案。在这些应用中,因为它们具有对机械性能,渗透性和细胞增殖显著效果两个支架的内部和外部几何结构是非常重要的。快速原型技术允许使用具有预定的和优化构定制材料来以良好的精度来制造。这项工作研究了3D印刷技术从生物相容性磷酸钙基材料制造复杂的骨支架的几何形状的能力。与专有的材料初始调查表明,预测方向的机械行为可以被实现。实际测量调查所制造的样品的方向性机械性能显示出与有限元分析(FEA)的结果相同的趋势。的三维印刷技术由生物相容性磷酸钙水泥的编造组织工程支架的几何形状的能力也被证明了这项工作。支架,通过印刷在由磷酸二钙和氢氧化钙的均匀混合物的粉末床水磷酸氢二钠溶液制造。降水的湿化学反应发生在床上的3D打印机的粉末。固体样品以测量的体积所制造的磷酸钙水泥(CPC)的压缩机械性能制造。对于如此制造的部件的平均弹性模量为3.59兆帕,平均压缩强度为0.147兆帕。烧结导致显著增加的压缩特性(E = 9.15兆帕,ΣY= 0.483兆帕),但它降低了材料的比表面积。作为烧结的结果,磷酸钙水泥分解成β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)通过热重分析和差热分析(​​TGA / DTA),以及与X射线衍射(XRD证实)。所获得的机械性能不足以用于高承载的植入物,其中在1.5 -150 MPA和压缩刚度之间的范围内所需要的强度是高于10兆帕。然而进一步后与生物降解的聚合物渗透处理,例如可以允许用于支架应用这些结构。

 

上影响骨移植物在修正髋关节手术的剪切强度振动的效果

斯蒂芬·布伦南上午(MCH 2008)

抽象

目标:对土壤力学研究已经确定的是,当振动被施加到一个聚集体,它导致颗粒的更有效的对准,并减少冲击骨料所需的能量。我们的目的是开发施加振动到骨嵌塞处理的方法和评估其对受影响的移植物的机械性能的影响。

方法

阶段1:80个牛股骨头使用的noviomagus骨研磨机中研磨。然后移植物使用脉冲灌洗生理盐水系统通过筛塔洗涤。振动冲击装置被开发,其容纳附接有金属圆筒内偏心配重2个的15V直流电动机。的重物72倍滴在此从一组高度,以便复制骨嵌塞过程。一范围内的振动的频率进行了测试,如使用容纳在振动腔室的加速度计测得的。然后将每个剪切试验重复在四个不同的正常负载,以产生一个qt电子游戏官网平台庭的应力 - 应变曲线。从其中的剪切强度和互锁值被导出莫尔 - 库仑破坏包络线绘制每个测试。 

阶段2:重复与另外的血液实验以便作为在操作条件中遇到复制一个饱和的环境。

结果

阶段1:无振动相比嵌塞移植时通过加入振动中的振动的所有频率的影响显示出改善的剪切强度。振动六十赫兹被显示的影响最大,被认为是显著。

阶段2:接枝在饱和骨料加入振动的影响下显示剪切强度为比没有振动嵌塞所有正常的压缩载荷。  

结论:土木工程的原则适用于嵌塞植骨程序如此。在干燥的聚集加成振动的可能是受影响的粒料的机械性能是有益的。在我们的系统振动的最佳频率为60赫兹。在饱和骨料加入振动的是聚集体的有害的剪切强度。这可以通过液化的过程进行说明。

 

设计一个动态的平衡评估体系

约翰·康西迪恩(孟2007)

抽象

这项工作的目的是设计,制造和测试,可以干扰在其上的测试对象的信誉,以评估其应对这些变化的能力的系统。这将通过快速倾斜在该人站在表面,然后将其返回到水平位置来实现。从这一点可以判断被测试者是否能够保持平衡要不了多久,他们花了重返平衡的那个状态的状态。平衡这种状况将通过测量受试者的姿势摆动来确定。他们的自然姿势摆动用足压形板,以确定在测试过程中有多少偏差测量它们。此系统也设计得更加灵活,比什么是目前市售的,因为虽然这些机器是用于研究,他们还没有在目前常见的使用是重要的,因为它们的成本负担得起的。在本文提出的新开发的系统,已用于移动考试科目多达100公斤的重量。 

 

教育推广

虚拟仪器技术的实施在大学实验室环境研究

菲利普·史密斯(孟2007)

抽象

在此工作的六项工程和物理科学实验室实验开发,以增强学生的学习体验。这是通过插和创造这些实验虚拟仪器实现。使用虚拟仪器直接与从两种方法都从讨论开发传统实验室教学技术和教学原则进行比较。在涉及到这项工作中的类似项目以前利用工作电脑为基础的学习(CBL)已被用来评价一些虚拟仪器的好处,尤其是那些与提高学生的学习兴趣,记忆保持,理解并最终在实验室报告的表现。在这项研究中所讨论的虚拟实验,重新设计的传统风格的实验,因此较新的CBL技术传统风格的实验室进行直接比较版本中进行。有在概念实验的两个版本之间没有变化;唯一的区别是在演示文稿的方法。这些CBL技术的有效性通过查看使用针对的是同一类的其他学生从事实验的传统模式的虚拟仪器学生的表现进行评估。所有学生被提交报告,涉及到他们的实验和调查问卷选择题评估。这项研究的结果也进行了比较,CBL领域内的其他相关研究。