이 연구의 목적은 높은 치수 정확도와 미리 결정된 공정 비용으로 자동화된 레이저 가공 공정을 개발하는 것입니다.이 작업에는 PMMA의 내부 Nd:YVO4 마이크로채널 레이저 제작을 위한 크기 및 비용 예측 모델 분석과 미세유체 장치 제작을 위한 폴리카보네이트 내부 레이저 처리가 포함됩니다.이러한 프로젝트 목표를 달성하기 위해 ANN과 DoE는 CO2 및 Nd:YVO4 레이저 시스템의 크기와 비용을 비교했습니다.엔코더의 피드백을 통해 선형 포지셔닝의 서브미크론 정확도로 피드백 제어가 완벽하게 구현됩니다.특히, 레이저 방사 및 샘플 위치 지정의 자동화는 FPGA로 제어됩니다.Nd:YVO4 시스템 작동 절차 및 소프트웨어에 대한 심층적인 지식을 통해 제어 장치를 Compact-Rio 프로그래밍 가능한 자동화 컨트롤러(PAC)로 교체할 수 있었으며 이는 LabVIEW 코드 제어 서브미크론 인코더의 고해상도 피드백 3D 포지셔닝 단계에서 수행되었습니다. .LabVIEW 코드에서 이 프로세스의 완전한 자동화가 개발 중입니다.현재와 미래의 작업에는 설계 시스템의 치수 정확도, 정밀도 및 재현성 측정, 미세유체를 위한 마이크로채널 형상의 최적화, 화학/분석 응용 및 분리 과학을 위한 실험실 장치 온 칩 제조가 포함됩니다.
성형 반경질 금속(SSM) 부품을 다양하게 적용하려면 우수한 기계적 특성이 필요합니다.내마모성, 높은 강도 및 강성과 같은 뛰어난 기계적 특성은 초미세 입자 크기에 의해 생성된 미세 구조 특성에 따라 달라집니다.이 입자 크기는 일반적으로 SSM의 최적 가공성에 따라 달라집니다.그러나 SSM 주물에는 잔류 다공성이 포함되어 성능에 극도로 해로운 경우가 많습니다.이 연구에서는 더 높은 품질의 부품을 얻기 위해 반경질 금속을 성형하는 중요한 공정을 탐구합니다.이러한 부품은 초미립자 크기, 경화 석출물의 균일한 분포 및 합금 미세원소 조성을 포함하여 감소된 다공성과 향상된 미세 구조 특성을 가져야 합니다.특히, 원하는 미세구조의 발달에 대한 시간-온도 전처리 방법의 영향을 분석할 것이다.강도, 경도 및 강성 증가와 같은 질량 개선으로 인한 특성을 조사합니다.
이 연구는 펄스 레이저 가공 모드를 사용하여 H13 공구강 표면의 레이저 수정에 대한 연구입니다.초기에 수행된 실험 스크리닝 계획을 통해 보다 최적화된 세부 계획이 수립되었습니다.10.6μm 파장의 이산화탄소(CO2) 레이저가 사용됩니다.연구의 실험 계획에서는 직경 0.4, 0.2, 0.09mm의 세 가지 크기의 레이저 스폿이 사용되었습니다.기타 제어 가능한 매개변수로는 레이저 피크 전력, 펄스 반복률 및 펄스 중첩이 있습니다.0.1 MPa 압력의 아르곤 가스는 지속적으로 레이저 가공을 돕습니다.샘플 H13은 CO2 레이저 파장에서 표면 흡수율을 높이기 위해 가공 전에 거칠게 하고 화학적으로 에칭했습니다.금속 조직학 연구를 위해 레이저 처리된 샘플을 준비하고 물리적 및 기계적 특성을 특성화했습니다.에너지 분산형 X선 분광법과 함께 주사 전자 현미경을 사용하여 화학 조성에 대한 금속학 연구 및 분석을 수행했습니다.변형된 표면의 결정성과 위상 검출은 Cu Kα 방사선과 1.54Å의 파장을 사용하는 XRD 시스템을 사용하여 수행되었습니다.표면 프로파일은 스타일러스 프로파일링 시스템을 사용하여 측정됩니다.변형된 표면의 경도 특성은 Vickers 다이아몬드 마이크로압입으로 측정되었습니다.수정된 표면의 피로 특성에 대한 표면 거칠기의 영향은 특별히 제작된 열 피로 시스템을 사용하여 연구되었습니다.500 nm 미만의 초미세 크기로 변형된 표면 입자를 얻는 것이 가능하다는 것이 관찰되었습니다.레이저 처리된 H13 샘플에서는 35~150μm 범위의 향상된 표면 깊이가 달성되었습니다.변형된 H13 표면의 결정화도는 크게 감소하는데, 이는 레이저 처리 후 결정자의 무작위 분포와 관련이 있습니다.H13 Ra의 최소 보정 평균 표면 거칠기는 1.9μm입니다.또 다른 중요한 발견은 수정된 H13 표면의 경도가 다양한 레이저 설정에서 728~905 HV0.1 범위라는 것입니다.열 시뮬레이션 결과(가열 및 냉각 속도)와 경도 결과 사이의 관계는 레이저 매개변수의 영향을 더 잘 이해하기 위해 확립되었습니다.이러한 결과는 내마모성 및 열 차폐 코팅을 향상시키기 위한 표면 경화 방법 개발에 중요합니다.
GAA 슬리오타르의 일반적인 코어 개발을 위한 견고한 스포츠 공의 매개변수적 충격 특성
이 연구의 주요 목표는 충격 시 슬리오타르 코어의 동적 거동을 특성화하는 것입니다.공의 점탄성 특성은 다양한 충격 속도에 대해 수행되었습니다.최신 폴리머 구체는 변형률에 민감한 반면, 기존의 다중 구성 요소 구체는 변형률에 따라 달라집니다.비선형 점탄성 반응은 초기 강성과 벌크 강성의 두 가지 강성 값으로 정의됩니다.전통적인 공은 속도에 따라 현대 공보다 2.5배 더 단단합니다.기존 공의 강성 증가 속도가 빨라지면 현대 공에 비해 속도 대비 비선형 COR이 더 높아집니다.동적 강성 결과는 준정적 테스트와 스프링 이론 방정식의 제한된 적용 가능성을 보여줍니다.구형 변형 거동을 분석하면 무게 중심의 변위와 직경 압축이 모든 유형의 구형에 대해 일관되지 않음을 알 수 있습니다.광범위한 프로토타입 실험을 통해 제조 조건이 볼 성능에 미치는 영향을 조사했습니다.온도, 압력 및 재료 구성의 생산 매개변수는 다양한 공을 생산하기 위해 다양합니다.폴리머의 경도는 강성에 영향을 주지만 에너지 소산에는 영향을 미치지 않습니다. 강성을 높이면 공의 강성이 증가합니다.핵생성 첨가제는 볼의 반응성에 영향을 미치며, 첨가제의 양이 증가하면 볼의 반응성이 감소하지만 이 효과는 폴리머 등급에 민감합니다.충격에 대한 공의 반응을 시뮬레이션하기 위해 세 가지 수학적 모델을 사용하여 수치 분석을 수행했습니다.첫 번째 모델은 이전에 다른 유형의 공에 성공적으로 사용되었지만 공의 동작을 제한된 범위에서만 재현할 수 있는 것으로 입증되었습니다.두 번째 모델은 테스트된 모든 공 유형에 일반적으로 적용할 수 있는 공 충격 응답을 합리적으로 표현했지만 힘-변위 응답 예측 정확도는 대규모 구현에 필요한 만큼 높지 않았습니다.세 번째 모델은 공 반응을 시뮬레이션할 때 훨씬 더 나은 정확도를 보여주었습니다.이 모델에 대해 모델에 의해 생성된 힘 값은 실험 데이터와 95% 일치합니다.
이 작업은 두 가지 주요 목표를 달성했습니다.하나는 고온 모세관 점도계의 설계 및 제조이고, 두 번째는 설계를 지원하고 비교 목적으로 데이터를 제공하는 반고체 금속 흐름 시뮬레이션입니다.고온 모세관 점도계를 제작하여 초기 테스트에 사용했습니다.이 장치는 업계에서 사용되는 것과 유사한 고온 및 전단율 조건에서 반경질 금속의 점도를 측정하는 데 사용됩니다.모세관 점도계는 모세관 전체의 흐름과 압력 강하를 측정하여 점도를 계산할 수 있는 단일 지점 시스템입니다. 점도는 압력 강하에 정비례하고 흐름에 반비례하기 때문입니다.설계 기준에는 최대 800°C까지 잘 제어되는 온도, 10,000s-1 이상의 주입 전단 속도 및 제어된 주입 프로파일에 대한 요구 사항이 포함됩니다.2차원 2상 이론적 시간 의존 모델은 전산유체역학(CFD)용 FLUENT 소프트웨어를 사용하여 개발되었습니다.이는 0.075, 0.5 및 1m/s의 주입 속도에서 설계된 모세관 점도계를 통과할 때 반고체 금속의 점도를 평가하는 데 사용되었습니다.0.25에서 0.50까지의 금속 고체(fs) 분율의 영향도 조사되었습니다.Fluent 모델을 개발하는 데 사용된 거듭제곱 점도 방정식의 경우 이러한 매개변수와 결과 점도 사이에 강한 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.
이 논문은 배치 퇴비화 공정에서 Al-SiC 금속 매트릭스 복합재(MMC) 생산에 대한 공정 매개변수의 영향을 조사합니다.연구된 공정 매개변수에는 교반기 속도, 교반기 시간, 교반기 형상, 교반기 위치, 금속 액체 온도(점도)가 포함되었습니다.MMC Al-SiC 생산을 위해 상온(25±C)에서 시각적 시뮬레이션, 컴퓨터 시뮬레이션 및 검증 테스트를 수행했습니다.시각적 및 컴퓨터 시뮬레이션에서 물과 글리세린/물은 각각 액체 알루미늄과 반고체 알루미늄을 나타내는 데 사용되었습니다.1, 300, 500, 800 및 1000mPa·s의 점도와 50, 100, 150, 200, 250 및 300rpm의 교반 속도의 영향을 조사했습니다.개당 10롤.알루미늄 MMK에 사용된 것과 유사한 % 강화 SiC 입자가 시각화 및 계산 테스트에 사용되었습니다.이미징 테스트는 투명한 유리 비커에서 수행되었습니다.Fluent(CFD 프로그램) 및 선택적 MixSim 패키지를 사용하여 계산 시뮬레이션을 수행했습니다.여기에는 오일러(세분화) 모델을 사용한 생산 경로의 2D 축대칭 다단계 시간 종속 시뮬레이션이 포함됩니다.혼합 형상 및 교반기 회전 속도에 대한 입자 분산 시간, 침전 시간 및 와류 높이의 의존성이 확립되었습니다.°at 패들이 있는 교반기의 경우, 60도의 패들 각도가 입자의 균일한 분산을 신속하게 얻는 데 더 적합한 것으로 밝혀졌습니다.이러한 시험 결과, SiC의 균일한 분포를 얻기 위해 교반 속도는 물-SiC 시스템의 경우 150rpm, 글리세롤/물-SiC 시스템의 경우 300rpm인 것으로 나타났다.점도를 1mPa·s(액체 금속의 경우)에서 300mPa·s(반고체 금속의 경우)로 높이면 SiC의 분산 및 증착 시간에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.그러나 300mPa·s에서 1000mPa·s로 추가 증가는 이번에는 거의 영향을 미치지 않습니다.이 작업의 중요한 부분에는 이 고온 처리 방법을 위한 전용 급속 경화 주조 기계의 설계, 구성 및 검증이 포함되었습니다.기계는 60도 각도의 4개의 평면 블레이드가 있는 교반기와 저항 가열이 가능한 용광로 챔버의 도가니로 구성됩니다.설비에는 처리된 혼합물을 신속하게 소화하는 액추에이터가 포함되어 있습니다.Al-SiC 복합재료 생산에 사용되는 장비입니다.일반적으로 시각화, 계산 및 실험 테스트 결과 간에는 좋은 일치가 발견되었습니다.
주로 지난 10년 동안 대규모 사용을 위해 개발된 다양한 RP(Rapid Prototyping) 기술이 있습니다.오늘날 상업적으로 이용 가능한 신속한 프로토타이핑 시스템은 종이, 왁스, 광경화 수지, 폴리머 및 새로운 금속 분말을 사용하는 다양한 기술을 사용합니다.이 프로젝트에는 1991년에 처음 상용화된 신속한 프로토타이핑 방법인 융합 증착 모델링(Fused Deposition Modeling)이 포함되었습니다. 이 작업에서는 왁스를 사용하여 표면을 모델링하는 새로운 버전의 시스템이 개발되어 사용되었습니다.본 프로젝트에서는 시스템의 기본 설계와 왁스 증착 방법을 설명합니다.FDM 기계는 가열된 노즐을 통해 미리 결정된 패턴으로 반용융 재료를 플랫폼에 압출하여 부품을 만듭니다.압출 노즐은 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는 XY 테이블에 장착됩니다.플런저 메커니즘과 증착 위치의 자동 제어와 결합하여 정확한 모델이 생성됩니다.단일 층의 왁스를 서로 쌓아서 2D 및 3D 개체를 만듭니다.모델의 생산 공정을 최적화하기 위해 왁스의 특성도 분석되었습니다.여기에는 왁스의 상전이 온도, 왁스의 점도, 가공 중 왁스 방울의 모양이 포함됩니다.
지난 5년 동안 City University Dublin Division Science Cluster의 연구팀은 재현 가능한 미크론 규모의 해상도로 채널과 복셀을 생성할 수 있는 두 가지 레이저 미세 가공 공정을 개발했습니다.이 연구의 초점은 표적 생체분자를 분리하기 위해 맞춤형 재료를 사용하는 것입니다.예비 작업은 분리 능력을 향상시키기 위해 모세관 혼합 및 표면 채널의 새로운 형태를 생성할 수 있음을 보여줍니다.이 작업은 생물학적 시스템의 향상된 분리 및 특성화를 제공할 표면 형상 및 채널을 설계하기 위해 사용 가능한 미세 가공 도구를 적용하는 데 중점을 둘 것입니다.이러한 시스템의 적용은 생체 진단 목적을 위한 랩온어칩 접근 방식을 따릅니다.이 개발된 기술을 사용하여 제작된 장치는 칩 프로젝트의 미세유체 실험실에서 사용될 것입니다.이 프로젝트의 목표는 실험 설계, 최적화 및 시뮬레이션 기술을 사용하여 레이저 처리 매개변수와 마이크로 및 나노 규모 채널 특성 간의 직접적인 관계를 제공하고 이 정보를 사용하여 이러한 마이크로 기술의 분리 채널을 개선하는 것입니다.작업의 구체적인 결과는 다음과 같습니다: 분리 과학을 개선하기 위한 채널 설계 및 표면 형태;통합 칩의 펌핑 및 추출의 모놀리식 단계;통합 칩에서 선택 및 추출된 표적 생체분자를 분리합니다.
펠티에 어레이 및 적외선 열화상 측정을 사용하여 모세관 LC 컬럼을 따라 시간적 온도 구배 및 세로 프로파일 생성 및 제어
직렬로 배열된 개별 제어 열전 펠티에 셀의 사용을 기반으로 모세관 컬럼의 정확한 온도 제어를 위한 새로운 직접 접촉 플랫폼이 개발되었습니다.이 플랫폼은 모세관 및 마이크로 LC 컬럼에 대한 빠른 온도 제어를 제공하고 시간적 및 공간적 온도를 동시에 프로그래밍할 수 있습니다.플랫폼은 10개의 정렬된 펠티에 셀 각각에 대해 약 400°C/분의 램프 속도로 15~200°C의 온도 범위에서 작동합니다.이 시스템은 정적 컬럼 온도 구배 및 시간적 온도 구배, 정밀한 온도 제어 구배, 중합된 모세관 모놀리식을 포함하여 선형 및 비선형 프로파일을 사용하여 온도 구배를 직접 적용하는 등 여러 가지 비표준 모세관 기반 측정 모드에 대해 평가되었습니다. 고정상, 미세유체 채널(칩 상의)에서 모놀리식 상의 제조.이 기기는 표준 및 컬럼 크로마토그래피 시스템과 함께 사용할 수 있습니다.
작은 분석물질의 사전 농축을 위한 2차원 평면 미세유체 장치의 전기수력학적 초점
이 작업에는 사전 농축 및 종 식별 개발을 돕기 위한 EHDF(전기유체역학 포커싱) 및 광자 전달이 포함됩니다.EHDF는 관심 있는 이온이 고정되는 유체역학적 힘과 전기적 힘 사이의 균형을 설정하는 것을 기반으로 하는 이온 균형 집중 방법입니다.본 연구에서는 기존의 마이크로채널 시스템 대신 2차원 개방형 2차원 평면 공간 평면 미세유체 장치를 사용하는 새로운 방법을 제시합니다.이러한 장치는 다량의 물질을 사전 농축할 수 있으며 제조가 비교적 쉽습니다.이 연구는 COMSOL Multiphysics® 3.5a를 사용하여 새로 개발된 시뮬레이션 결과를 제시합니다.이러한 모델의 결과는 확인된 흐름 형상과 고농도 영역을 테스트하기 위해 실험 결과와 비교되었습니다.개발된 수치 미세유체 모델은 이전에 발표된 실험과 비교되었으며 결과는 매우 일관되었습니다.이러한 시뮬레이션을 바탕으로 EHDF에 최적의 조건을 제공하기 위한 새로운 유형의 선박이 연구되었습니다.칩을 사용한 실험 결과는 모델의 성능을 능가했습니다.제작된 미세유체 칩에서는 연구 중인 물질이 인가된 전압에 수직으로 집중될 때 측면 EGDP라고 불리는 새로운 모드가 관찰되었습니다.검출 및 이미징은 사전 농축 및 종 식별 시스템의 핵심 측면이기 때문입니다.2차원 미세유체 시스템에서 빛의 전파와 빛의 세기 분포에 대한 수치 모델과 실험적 검증이 제시됩니다.개발된 빛 전파의 수치 모델은 시스템을 통과하는 빛의 실제 경로와 강도 분포 측면에서 실험적으로 성공적으로 검증되었으며, 이는 광중합 시스템 최적화 및 광학 검출 시스템에 관심이 있을 수 있는 결과를 제공했습니다. 모세혈관을 사용합니다..
형상에 따라 미세구조는 통신, 미세유체공학, 마이크로센서, 데이터 보관, 유리 절단 및 장식 마킹에 사용될 수 있습니다.본 연구에서는 Nd:YVO4 및 CO2 레이저 시스템의 매개변수 설정과 미세 구조의 크기 및 형태 사이의 관계를 조사했습니다.레이저 시스템의 연구된 매개변수에는 전력 P, 펄스 반복 속도 PRF, 펄스 수 N 및 스캔 속도 U가 포함됩니다. 측정된 출력 치수에는 등가 복셀 직경과 마이크로채널 폭, 깊이 및 표면 거칠기가 포함됩니다.Nd:YVO4 레이저(2.5W, 1.604μm, 80ns)를 사용하여 3D 미세 가공 시스템을 개발하여 폴리카보네이트 시편 내부의 미세 구조를 제작했습니다.미세구조 복셀의 직경은 48~181μm입니다.또한 이 시스템은 현미경 대물렌즈를 사용하여 소다석회 유리, 용융 실리카 및 사파이어 샘플에서 5~10μm 범위의 더 작은 복셀을 생성함으로써 정밀한 포커싱을 제공합니다.CO2 레이저(1.5kW, 10.6μm, 최소 펄스 지속 시간 26μs)를 사용하여 소다석회 유리 샘플에 마이크로채널을 생성했습니다.마이크로채널의 단면 형상은 v-홈, u-홈 및 표면 절제 부위 사이에서 매우 다양했습니다.마이크로채널의 크기도 설치에 따라 폭 81~365μm, 깊이 3~379μm, 표면 거칠기 2~13μm로 매우 다양합니다.반응 표면 방법론(RSM)과 실험 설계(DOE)를 사용하여 레이저 처리 매개변수에 따라 마이크로채널 크기를 조사했습니다.수집된 결과는 공정 매개변수가 용적 및 질량 절제율에 미치는 영향을 연구하는 데 사용되었습니다.또한 공정을 이해하는 데 도움을 주고 실제 제작에 앞서 채널 토폴로지를 예측할 수 있도록 열 공정 수학적 모델이 개발되었습니다.
계측 산업은 표면 거칠기 매개변수 계산, 모델링 또는 역설계를 위한 포인트 클라우드(하나 이상의 표면을 설명하는 3차원 점 집합) 생성 등 표면 지형을 정확하고 신속하게 탐색하고 디지털화할 수 있는 새로운 방법을 항상 찾고 있습니다.시스템이 존재하고 광학 시스템은 지난 10년 동안 인기가 높아졌지만 대부분의 광학 프로파일러는 구입하고 유지하는 데 비용이 많이 듭니다.시스템 유형에 따라 광학 프로파일러는 설계하기 어려울 수도 있으며 그 취약성은 대부분의 상점이나 공장 응용 분야에 적합하지 않을 수 있습니다.이 프로젝트는 광학 삼각 측량 원리를 사용한 프로파일러 개발을 다룹니다.개발된 시스템은 200 x 120mm의 스캐닝 테이블 영역과 5mm의 수직 측정 범위를 갖습니다.대상 표면 위의 레이저 센서 위치도 15mm 단위로 조정 가능합니다.사용자가 선택한 부품과 표면을 자동으로 스캔하기 위한 제어 프로그램이 개발되었습니다.이 새로운 시스템은 치수 정확도가 특징입니다.측정된 시스템의 최대 코사인 오류는 0.07°입니다.시스템의 동적 정확도는 Z축(높이)에서 2μm, X 및 Y축에서 약 10μm로 측정됩니다.스캔된 부품(동전, 나사, 와셔 및 섬유 렌즈 다이) 간의 크기 비율이 좋았습니다.프로파일러 제한 사항 및 가능한 시스템 개선 사항을 포함하여 시스템 테스트에 대해서도 논의합니다.
이 프로젝트의 목적은 표면 결함 검사를 위한 새로운 광학 고속 온라인 시스템을 개발하고 특성화하는 것입니다.제어 시스템은 광학 삼각 측량 원리를 기반으로 하며 확산 표면의 3차원 프로파일을 결정하기 위한 비접촉 방법을 제공합니다.개발 시스템의 주요 구성 요소에는 다이오드 레이저, CCf15 CMOS 카메라 및 PC 제어 서보 모터 2개가 포함됩니다.샘플 이동, 이미지 캡처 및 3D 표면 프로파일링은 LabView 소프트웨어에서 프로그래밍됩니다.3D 스캔된 표면의 가상 렌더링을 위한 프로그램을 만들고 필요한 표면 거칠기 매개변수를 계산하면 캡처된 데이터를 쉽게 확인할 수 있습니다.서보 모터는 0.05 µm의 분해능으로 X 및 Y 방향으로 샘플을 이동하는 데 사용됩니다.개발된 비접촉식 온라인 표면 프로파일러는 빠른 스캐닝과 고해상도 표면 검사를 수행할 수 있습니다.개발된 시스템은 다양한 시료 재료 표면의 자동 2D 표면 프로파일, 3D 표면 프로파일 및 표면 거칠기 측정을 생성하는 데 성공적으로 사용되었습니다.자동 검사 장비의 XY 스캐닝 영역은 12 x 12 mm입니다.개발된 프로파일링 시스템의 특성화 및 보정을 위해 시스템에서 측정한 표면 프로파일을 광학현미경, 쌍안현미경, AFM 및 Mitutoyo Surftest-402를 사용하여 측정한 동일한 표면과 비교했습니다.
제품 품질과 제품에 사용되는 재료에 대한 요구 사항이 점점 더 까다로워지고 있습니다.많은 시각적 품질 보증(QA) 문제에 대한 해결책은 실시간 자동 표면 검사 시스템을 사용하는 것입니다.이를 위해서는 높은 처리량과 균일한 제품 품질이 필요합니다.따라서 재료와 표면을 실시간으로 100% 테스트할 수 있는 시스템이 필요합니다.이러한 목표를 달성하기 위해 레이저 기술과 컴퓨터 제어 기술의 결합은 효과적인 솔루션을 제공합니다.본 연구에서는 고속, 저비용, 고정밀 비접촉식 레이저 스캐닝 시스템이 개발되었다.이 시스템은 레이저 광학 삼각법 원리를 사용하여 고체 불투명 물체의 두께를 측정할 수 있습니다.개발된 시스템은 마이크로미터 수준에서 측정의 정확성과 재현성을 보장합니다.
이 프로젝트의 목적은 표면 결함 감지를 위한 레이저 검사 시스템을 설계 및 개발하고 고속 인라인 애플리케이션에 대한 잠재력을 평가하는 것입니다.감지 시스템의 주요 구성 요소는 조명 소스인 레이저 다이오드 모듈, 감지 장치인 CMOS 랜덤 액세스 카메라 및 XYZ 변환 스테이지입니다.다양한 샘플 표면을 스캔하여 얻은 데이터를 분석하는 알고리즘이 개발되었습니다.제어 시스템은 광학 삼각 측량 원리를 기반으로 합니다.레이저 빔은 샘플 표면에 비스듬히 입사됩니다.표면 높이의 차이는 샘플 표면 위의 레이저 스폿의 수평 이동으로 간주됩니다.이를 통해 삼각 측량 방법을 사용하여 높이를 측정할 수 있습니다.개발된 감지 시스템은 먼저 센서가 측정한 지점의 변위와 표면의 수직 변위 사이의 관계를 반영하는 변환 계수를 얻기 위해 보정됩니다.실험은 황동, 알루미늄, 스테인리스강 등 샘플 재료의 다양한 표면에서 수행되었습니다.개발된 시스템은 작동 중 발생하는 결함에 대한 3차원 지형도를 정확하게 생성할 수 있습니다.약 70μm의 공간 분해능과 60μm의 깊이 분해능이 달성되었습니다.측정된 거리의 정확도를 측정하여 시스템 성능도 검증합니다.
고속 파이버 레이저 스캐닝 시스템은 자동화된 산업 제조 환경에서 표면 결함을 감지하는 데 사용됩니다.표면 결함을 감지하는 보다 현대적인 방법에는 조명 및 부품 감지를 위한 광섬유 사용이 포함됩니다.이 논문에는 새로운 고속 광전자 시스템의 설계 및 개발이 포함되어 있습니다.본 논문에서는 LED(발광 다이오드)와 레이저 다이오드라는 두 가지 LED 소스를 조사합니다.5개의 방출 다이오드와 5개의 수신 포토다이오드 행이 서로 반대편에 위치합니다.데이터 수집은 LabVIEW 소프트웨어를 사용하는 PC에 의해 제어되고 분석됩니다.이 시스템은 다양한 재료의 구멍(1mm), 막힌 구멍(2mm), 노치 등 표면 결함의 치수를 측정하는 데 사용됩니다.결과는 시스템이 주로 2D 스캐닝을 위해 고안되었지만 제한된 3D 이미징 시스템으로도 작동할 수 있음을 보여줍니다.또한 이 시스템은 연구된 모든 금속 재료가 적외선 신호를 반사할 수 있음을 보여주었습니다.기울어진 섬유 배열을 사용하여 새로 개발된 방법을 사용하면 시스템이 약 100μm(수집 섬유 직경)의 최대 시스템 해상도로 조정 가능한 해상도를 달성할 수 있습니다.이 시스템은 다양한 재료의 표면 프로파일, 표면 거칠기, 두께 및 반사율을 측정하는 데 성공적으로 사용되었습니다.알루미늄, 스테인레스 스틸, 황동, 구리, 터프놀 및 폴리카보네이트를 이 시스템으로 테스트할 수 있습니다.이 새로운 시스템의 장점은 더 빠른 감지, 더 낮은 비용, 더 작은 크기, 더 높은 해상도 및 유연성입니다.
새로운 환경 센서 기술을 통합하고 배포하기 위한 새로운 시스템을 설계, 구축 및 테스트합니다.특히 분변 박테리아 모니터링 용도에 적합합니다.
에너지 공급 개선을 위해 실리콘 태양광 PV 패널의 마이크로 나노 구조 수정
오늘날 글로벌 사회가 직면한 주요 엔지니어링 과제 중 하나는 지속 가능한 에너지 공급입니다.이제 사회가 재생 가능 에너지원에 크게 의존하기 시작할 때입니다.태양은 지구에 자유 에너지를 제공하지만, 이 에너지를 전기의 형태로 사용하는 현대적인 방법에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다.태양전지의 경우 가장 큰 문제는 태양에너지를 모으는 효율이 부족하다는 점이다.레이저 미세 가공은 일반적으로 유리 기판, 수소화 실리콘 및 산화 아연 층과 같은 광전지 활성 층 사이의 상호 연결을 만드는 데 사용됩니다.또한, 미세 가공 등을 통해 태양전지의 표면적을 늘리면 더 많은 에너지를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있습니다.나노규모의 표면 프로파일 세부사항이 태양전지의 에너지 흡수 효율에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.본 논문의 목적은 더 높은 전력을 제공하기 위해 마이크로, 나노 및 중규모 태양전지 구조를 적용하는 것의 이점을 조사하는 것입니다.이러한 미세 구조 및 나노 구조의 기술적 매개 변수를 변경하면 표면 토폴로지에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다.세포는 실험적으로 제어된 수준의 전자기광에 노출되었을 때 생성되는 에너지에 대해 테스트됩니다.셀 효율과 표면 질감 사이에 직접적인 관계가 확립됩니다.
MMC(금속 매트릭스 복합재)는 엔지니어링 및 전자 분야에서 구조 재료 역할의 주요 후보로 빠르게 자리잡고 있습니다.우수한 열적 특성(예: 낮은 열팽창계수(CTE), 높은 열전도율)과 향상된 기계적 특성(예: 더 높은 비강도, 더 나은 성능)으로 인해 SiC로 강화된 알루미늄(Al) 및 구리(Cu).내마모성 및 특정 모듈러스로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.최근 이러한 높은 세라믹 MMC는 전자 패키지의 온도 제어 응용 분야에서 또 다른 추세가 되었습니다.일반적으로 전력 장치 패키지에서 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)는 칩 및 관련 핀 구조를 운반하는 세라믹 기판에 연결하기 위한 방열판 또는 베이스 플레이트로 사용됩니다.세라믹과 알루미늄 또는 구리 사이의 열팽창계수(CTE) 차이가 크면 패키지의 신뢰성이 떨어지고 기판에 부착할 수 있는 세라믹 기판의 크기도 제한되기 때문에 불리합니다.
이러한 단점을 감안할 때 이제 열적으로 개선된 재료에 대한 이러한 요구 사항을 충족하는 새로운 재료를 개발, 조사 및 특성화하는 것이 가능합니다.향상된 열전도율과 열팽창계수(CTE) 특성을 갖춘 MMC CuSiC 및 AlSiC는 이제 전자 패키징을 위한 실행 가능한 솔루션입니다.이 연구에서는 이러한 MMC의 고유한 열물리적 특성과 전자 패키지의 열 관리를 위한 가능한 응용 분야를 평가합니다.
석유 회사는 탄소강과 저합금강으로 만들어진 석유 및 가스 산업 시스템의 용접 영역에서 심각한 부식을 경험합니다.CO2가 포함된 환경에서 부식 손상은 일반적으로 다양한 탄소강 미세구조에 증착된 보호 부식막 강도의 차이로 인해 발생합니다.용접 금속(WM)과 열 영향부(HAZ)의 국부 부식은 주로 합금 조성과 미세 구조의 차이로 인한 갈바닉 효과로 인해 발생합니다.연강 용접 조인트의 부식 거동에 대한 미세 구조의 영향을 이해하기 위해 모재(PM), WM 및 HAZ 미세 구조 특성을 조사했습니다.부식 테스트는 실온(20±2°C) 및 pH 4.0±0.3의 탈산소 조건 하에서 CO2로 포화된 3.5% NaCl 용액에서 수행되었습니다.부식 거동의 특성화는 개방 회로 전위, 전위차 주사 및 선형 분극 저항을 결정하기 위한 전기화학적 방법뿐만 아니라 광학 현미경을 사용한 일반적인 금속 조직학적 특성화를 사용하여 수행되었습니다.검출된 주요 형태학적 단계는 WM에서 침상 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트-베이나이트 구조입니다.HAZ에서는 덜 일반적입니다.PM, VM 및 HAZ에서는 상당히 다른 전기화학적 거동과 부식 속도가 발견되었습니다.
이 프로젝트에서 다루는 작업은 수중 펌프의 전기 효율을 향상시키는 것을 목표로 합니다.최근 업계 전체가 새롭고 더 높은 수준의 효율성을 달성하도록 요구하는 새로운 EU 법률이 도입되면서 펌프 업계에 이러한 방향으로 나아가야 한다는 요구가 증가했습니다.본 논문에서는 펌프 솔레노이드 영역을 냉각하기 위한 냉각 재킷의 사용을 분석하고 설계 개선을 제안합니다.특히 작동 펌프의 냉각 재킷에서의 유체 흐름과 열 전달이 특징입니다.재킷 설계의 개선으로 펌프 모터 영역으로의 열 전달이 향상되어 유도 항력이 감소하면서 펌프 효율이 향상됩니다.이 작업을 위해 기존 250m3 테스트 탱크에 건식 피트 장착 펌프 테스트 시스템이 추가되었습니다.이를 통해 유동장을 고속 카메라로 추적하고 펌프 케이스의 열화상을 얻을 수 있습니다.CFD 분석으로 검증된 유동장을 통해 대체 설계의 실험, 테스트 및 비교를 통해 작동 온도를 최대한 낮게 유지할 수 있습니다.M60-4 폴 펌프의 원래 설계는 최대 외부 펌프 케이싱 온도 45°C와 최대 고정자 온도 90°C를 견뎌냈습니다.다양한 모델 설계를 분석하면 어떤 설계가 보다 효율적인 시스템에 더 유용한지, 어떤 설계를 사용해서는 안 되는지 알 수 있습니다.특히 일체형 냉각코일의 디자인은 기존 디자인에 비해 개선된 점이 하나도 없습니다.임펠러 블레이드 수를 4개에서 8개로 늘림으로써 케이싱에서 측정된 작동 온도가 섭씨 7도 감소했습니다.
금속 가공 시 높은 전력 밀도와 노출 시간 단축이 결합되어 표면 미세 구조가 변경됩니다.레이저 공정 매개변수와 냉각 속도의 최적 조합을 얻는 것은 입자 구조를 변경하고 재료 표면의 마찰 특성을 개선하는 데 중요합니다.이 연구의 주요 목표는 상업적으로 이용 가능한 금속 생체 재료의 마찰 특성에 대한 고속 펄스 레이저 처리의 효과를 조사하는 것이었습니다.이 작업은 스테인레스 스틸 AISI 316L 및 Ti-6Al-4V의 레이저 표면 개질에 전념합니다.1.5kW 펄스 CO2 레이저를 사용하여 다양한 레이저 공정 매개변수의 영향과 그에 따른 표면 미세 구조 및 형태를 연구했습니다.레이저 방사 방향에 수직으로 회전된 원통형 샘플을 사용하여 레이저 방사 강도, 노출 시간, 에너지 플럭스 밀도 및 펄스 폭을 다양하게 변경했습니다.SEM, EDX, 바늘 거칠기 측정 및 XRD 분석을 사용하여 특성화를 수행했습니다.실험 과정의 초기 매개 변수를 설정하기 위해 표면 온도 예측 모델도 구현되었습니다.그런 다음 용강 표면의 레이저 처리를 위한 여러 가지 특정 매개변수를 결정하기 위해 공정 매핑을 수행했습니다.조도, 노출 시간, 처리 깊이 및 처리된 샘플의 거칠기 사이에는 강한 상관관계가 있습니다.미세 구조 변화의 깊이와 거칠기가 증가하면 노출 수준 및 노출 시간이 길어집니다.처리된 부위의 거칠기와 깊이를 분석함으로써 에너지 플루언스와 표면 온도 모델을 사용하여 표면에서 일어날 용융 정도를 예측합니다.레이저 빔의 상호 작용 시간이 증가함에 따라 강철의 표면 거칠기는 연구된 다양한 펄스 에너지 수준에 대해 증가합니다.표면 구조는 결정의 정상적인 정렬을 유지하는 것으로 관찰되었지만 레이저 처리된 영역에서는 결정 방향의 변화가 관찰되었습니다.
조직 스트레스 행동의 분석 및 특성화와 비계 설계에 대한 영향
이 프로젝트에서는 뼈 구조의 기계적 특성, 조직 발달에서의 역할, 지지체의 응력 및 변형의 최대 분포를 이해하기 위해 여러 가지 다양한 지지체 형상이 개발되었으며 유한 요소 분석이 수행되었습니다.CAD로 설계된 지지체 구조 외에 소주골 샘플의 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔도 수집되었습니다.이러한 설계를 통해 프로토타입을 생성 및 테스트할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 설계의 FEM을 수행할 수도 있습니다.미세 변형의 기계적 측정은 제작된 지지체와 대퇴 골두 뼈의 섬유주 표본에서 수행되었으며 이 결과는 동일한 구조에 대해 FEA에서 얻은 결과와 비교되었습니다.기계적 특성은 설계된 기공 모양(구조), 기공 크기(120, 340 및 600μm) 및 로딩 조건(로딩 블록 유무)에 따라 달라지는 것으로 여겨집니다.응력 분포에 미치는 영향을 종합적으로 연구하기 위해 8 mm3, 22.7 mm3 및 1000 mm3의 다공성 프레임워크에 대해 이러한 매개변수의 변화를 조사했습니다.실험과 시뮬레이션 결과는 구조의 기하학적 설계가 응력 분포에 중요한 역할을 한다는 것을 보여 주며 뼈 재생을 향상시키는 프레임워크 설계의 큰 잠재력을 강조합니다.일반적으로 전체 최대 응력 수준을 결정하는 데에는 기공 크기가 다공성 수준보다 더 중요합니다.그러나 다공성 수준은 지지체 구조의 골전도성을 결정하는 데에도 중요합니다.기공률 수준이 30%에서 70%로 증가함에 따라 동일한 기공 크기에 대해 최대 응력 값이 크게 증가합니다.
지지체의 기공 크기도 제작 방법에 중요합니다.모든 현대적인 신속한 프로토타이핑 방법에는 특정 제한 사항이 있습니다.기존 제작 방식은 더 다양하지만, 더 복잡하고 작은 디자인은 제작이 불가능한 경우가 많습니다.이러한 기술의 대부분은 현재 명목상 500μm 미만의 기공을 지속적으로 생성할 수 없습니다.따라서 이 연구에서 기공 크기가 600μm인 결과는 현재의 신속한 제조 기술의 생산 능력과 가장 관련이 있습니다.제시된 육각형 구조는 한 방향으로만 고려되었음에도 불구하고 정육면체 및 삼각형 기반 구조에 비해 가장 이방성인 구조일 것이다.입방체 및 삼각형 구조는 육각형 구조에 비해 상대적으로 등방성입니다.설계된 지지체의 골전도성을 고려할 때 이방성은 중요합니다.응력 분포와 구멍 위치는 리모델링 과정에 영향을 미치며, 하중 조건에 따라 최대 응력 값과 위치가 변경될 수 있습니다.주된 로딩 방향은 세포가 더 큰 기공으로 성장하고 영양분과 건축 자재를 제공할 수 있도록 기공 크기와 분포를 촉진해야 합니다.기둥 단면의 응력 분포를 조사한 본 연구의 또 다른 흥미로운 결론은 기둥 중앙에 비해 표면에서 더 높은 응력 값이 기록된다는 것입니다.본 연구에서는 기공 크기, 다공성 수준 및 하중 방법이 구조물에서 경험하는 응력 수준과 밀접한 관련이 있음을 보여주었습니다.이러한 발견은 지주 표면의 응력 수준이 더 크게 변할 수 있는 지주 구조를 생성할 수 있는 가능성을 보여 주며, 이는 세포 부착과 성장을 촉진할 수 있습니다.
합성 뼈 대체 지지체는 개별적으로 특성을 맞춤화하고 제한된 기증자 가용성을 극복하며 골유착을 개선할 수 있는 기회를 제공합니다.뼈공학에서는 대량 공급이 가능한 고품질 이식편을 제공함으로써 이러한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.이러한 응용 분야에서는 기계적 특성, 투과성 및 세포 증식에 상당한 영향을 미치기 때문에 내부 및 외부 지지체 형상이 모두 매우 중요합니다.신속한 프로토타이핑 기술을 통해 주어진 형상과 최적화된 형상을 갖춘 비표준 재료를 높은 정밀도로 제조할 수 있습니다.이 논문에서는 생체적합성 인산칼슘 재료를 사용하여 골격 지지체의 복잡한 형상을 제작하는 3D 프린팅 기술의 능력을 탐구합니다.독점 재료에 대한 예비 연구는 예측된 방향 기계적 동작을 달성할 수 있음을 보여줍니다.제작된 샘플의 방향성 기계적 특성을 실제 측정한 결과 유한요소해석(FEM) 결과와 동일한 경향을 보였습니다.이 연구는 또한 생체적합성 인산칼슘 시멘트로 조직 공학 기하학 지지체를 제작하기 위한 3D 프린팅의 타당성을 보여줍니다.프레임워크는 인산수소칼슘과 수산화칼슘의 균일한 혼합물로 구성된 분말층에 인산수소이나트륨 수용액으로 프린팅하여 만들어졌습니다.습식 화학 증착 반응은 3D 프린터의 파우더 베드에서 발생합니다.제조된 인산칼슘 시멘트(CPC)의 체적 압축에 대한 기계적 특성을 측정하기 위해 고체 시료를 제작하였다.이렇게 생산된 부품의 평균 탄성 계수는 3.59MPa이고 평균 압축 강도는 0.147MPa입니다.소결은 압축 특성(E = 9.15 MPa, σt = 0.483 MPa)을 크게 증가시키지만 재료의 비표면적을 감소시킵니다.인산칼슘 시멘트는 소결결과 인산삼칼슘(β-TCP)과 수산화인회석(HA)으로 분해되는데, 이는 열중량 및 시차열 분석(TGA/DTA) 및 X-선 회절분석 데이터로 확인됩니다( XRD).요구되는 강도가 1.5~150MPa이고 압축 강성이 10MPa를 초과하는 고하중 임플란트에는 특성이 불충분합니다.그러나 생분해성 폴리머 침투와 같은 추가 후처리를 통해 이러한 구조를 스텐트 적용에 적합하게 만들 수 있습니다.
목표: 토양 역학 연구에 따르면 골재에 진동을 가하면 입자 정렬이 더욱 효율적이고 골재에 작용하는 데 필요한 에너지가 감소하는 것으로 나타났습니다.우리의 목표는 진동이 뼈 충격 과정에 미치는 영향에 대한 방법을 개발하고 영향을 받은 이식편의 기계적 특성에 미치는 영향을 평가하는 것이었습니다.
1단계: Noviomagus 뼈 분쇄기를 사용하여 소 대퇴골 머리 80개를 밀링합니다.그런 다음 이식편을 체 트레이에서 펄스 식염수 세척 시스템을 사용하여 세척했습니다.금속 실린더 내부에 편심 중량이 고정된 2개의 15V DC 모터가 장착된 진동 충격 장치가 개발되었습니다.주어진 높이에서 72회 추를 던져 뼈에 부딪히는 과정을 재현합니다.진동 챔버에 설치된 가속도계를 사용하여 측정된 진동 주파수 범위를 테스트했습니다.그런 다음 일련의 응력-변형률 곡선을 얻기 위해 4개의 서로 다른 수직 하중에서 각 전단 테스트를 반복했습니다.각 테스트에 대해 Mohr-Coulomb 파손 포락선이 구성되었으며, 이로부터 전단 강도 및 차단 값이 파생되었습니다.
2단계: 수술 환경에서 접하게 되는 풍부한 환경을 재현하기 위해 혈액을 추가하여 실험을 반복합니다.
1단계: 모든 진동 주파수에서 진동이 증가한 이식편은 진동이 없는 충격에 비해 더 높은 전단 강도를 나타냈습니다.60Hz에서의 진동이 가장 큰 영향을 미쳤으며 중요했습니다.
2단계: 포화 골재에 추가 진동 충격을 가한 접목은 진동이 없는 충격보다 모든 일반 압축 하중에 대해 더 낮은 전단 강도를 나타냈습니다.
결론: 식립된 뼈의 식립에는 토목공학의 원리가 적용 가능하다.건식 골재에 진동을 추가하면 충격 입자의 기계적 특성이 향상될 수 있습니다.우리 시스템에서 최적의 진동 주파수는 60Hz입니다.포화된 골재에서 진동의 증가는 골재의 전단강도에 부정적인 영향을 미칩니다.이는 액화 과정으로 설명할 수 있습니다.
이 작업의 목적은 이러한 변화에 대응하는 능력을 평가하기 위해 위에 서 있는 대상을 방해할 수 있는 시스템을 설계, 구축 및 테스트하는 것이었습니다.이는 사람이 서 있는 표면을 빠르게 기울인 다음 수평 위치로 되돌림으로써 수행할 수 있습니다.이를 통해 피험자가 평형 상태를 유지할 수 있는지 여부와 평형 상태를 복원하는 데 얼마나 오랜 시간이 걸렸는지 확인할 수 있습니다.이 평형 상태는 피험자의 자세 영향을 측정하여 결정됩니다.그들의 자연스러운 자세 흔들림은 테스트 중 흔들림이 얼마나 되는지 확인하기 위해 발 압력 프로필 패널을 사용하여 측정되었습니다.또한 이 시스템은 현재 시중에서 판매되는 것보다 더 다양하고 저렴하게 설계되었습니다. 왜냐하면 이러한 기계는 연구에 중요하지만 현재 높은 비용으로 인해 널리 사용되지 않기 때문입니다.이 기사에 제시된 새로 개발된 시스템은 최대 100kg의 테스트 대상을 이동하는 데 사용되었습니다.
이 연구에서는 학생들의 학습 과정을 개선하기 위해 공학 및 물리 과학 분야의 6가지 실험실 실험을 설계했습니다.이는 이러한 실험을 위한 가상 기기를 설치하고 생성함으로써 달성됩니다.가상 기기의 사용을 기존 실험실 교육 방법과 직접 비교하고 두 가지 접근 방식의 개발 기반에 대해 논의합니다.이 작업과 관련된 유사한 프로젝트에서 컴퓨터 보조 학습(CBL)을 사용한 이전 작업은 가상 악기의 일부 이점, 특히 학생의 관심 증가, 기억력 유지, 이해력 및 궁극적으로 실험실 보고와 관련된 이점을 평가하는 데 사용되었습니다..관련 혜택.본 연구에서 논의된 가상 실험은 기존 스타일 실험의 개정판이므로 새로운 CBL 기술과 기존 스타일 랩을 직접 비교할 수 있습니다.실험의 두 버전 사이에는 개념적 차이가 없으며, 유일한 차이점은 제시된 방식입니다.이러한 CBL 방법의 효과는 기존 실험 모드를 수행하는 같은 학급의 다른 학생들과 비교하여 가상 악기를 사용하는 학생들의 수행을 관찰함으로써 평가되었습니다.모든 학생들은 보고서, 실험과 관련된 객관식 질문 및 설문지를 제출하여 평가됩니다.본 연구의 결과를 CBL 분야의 다른 관련 연구들과도 비교하였다.
게시 시간: 2023년 2월 19일