316 ל ומבאַפלעקט שטאָל קאַפּאַלערי שפּול טובינג כעמישער קאָמפּאָנענט

דער ציל פון דעם אַרבעט איז צו אַנטוויקלען אַ אָטאַמייטיד לאַזער פּראַסעסינג פּראָצעס מיט הויך דימענשאַנאַל אַקיעראַסי און פּרידיטערמינד פּראָצעס קאָס.די אַרבעט ינקלודז אַנאַליסיס פון גרייס און פּרייַז פאָרויסזאָגן מאָדעלס פֿאַר לאַזער פאַבריקיישאַן פון ינערלעך Nd: YVO4 מיקראָטשאַנאַלז אין PMMA און ינערלעך לאַזער פּראַסעסינג פון פּאָליקאַרבאָנאַטע פֿאַר פאַבריקיישאַן פון מיקראָפלוידיק דעוויסעס.צו דערגרייכן די פּרויעקט גאָולז, ANN און DoE קאַמפּערד די גרייס און פּרייַז פון CO2 און Nd: YVO4 לאַזער סיסטעמען.א פולשטענדיק ימפּלאַמענטיישאַן פון באַמערקונגען קאָנטראָל מיט סאַבמיקראָן אַקיעראַסי פון לינעאַר פּאַזישאַנינג מיט באַמערקונגען פון די ענקאָדער איז ימפּלאַמענאַד.אין באַזונדער, אָטאַמיישאַן פון לאַזער ראַדיאַציע און מוסטער פּאַזישאַנינג איז קאַנטראָולד דורך FPGA.אין-טיפקייַט וויסן פון די Nd: YVO4 סיסטעם אָפּערייטינג פּראָוסידזשערז און ווייכווארג ערלויבט די קאָנטראָל אַפּאַראַט צו זיין ריפּלייסט מיט אַ קאָמפּאַקט-ריאָ פּראָגראַממאַבלע אַוטאָמאַטיאָן קאָנטראָללער (PAC), וואָס איז געווען פארענדיקט אין די הויך רעסאָלוטיאָן באַמערקונגען 3 ד פּאַזישאַנינג שריט פון LabVIEW קאָד קאָנטראָל סובמיקראָן ענקאָדערס .גאַנץ אָטאַמיישאַן פון דעם פּראָצעס אין LabVIEW קאָד איז אין אַנטוויקלונג.קראַנט און צוקונפֿט אַרבעט כולל מעזשערמאַנץ פון דימענשאַנאַל אַקיעראַסי, פּינטלעכקייַט און רעפּראָדוסיביליטי פון פּלאַן סיסטעמען, און פֿאַרבונדענע אַפּטאַמאַזיישאַן פון מיקראָטשאַננעל דזשיאַמאַטרי פֿאַר מיקראָפלוידיק און לאַבאָראַטאָריע מיטל-אויף-אַ-שפּאָן פאַבריקיישאַן פֿאַר כעמישער / אַנאַליטיש אַפּלאַקיישאַנז און צעשיידונג וויסנשאַפֿט.

316 ל ומבאַפלעקט שטאָל קאַפּאַלערי קוילד טובינג סאַפּלייערז

ומבאַפלעקט שטאָל שפּול טובינג איז אַ זייער לאַנג מעטאַל רער וואָס איז נאָרמאַלי 1 - 3.25 אינטשעס אין דיאַמעטער וואָס איז סאַפּלייד ספּאָולד אויף אַ גרויס שפּול אין די ייל און גאַז ינדאַסטריז.עס איז געניצט פֿאַר אַרביטריישאַן אין ייל און גאַז געזונט און מאל ווי פּראָדוקציע טובינג אין דיפּליטיד גאַז וועלז.

ענלעך צו וויירלינינג סס 316 סימלאַס קוילעד טובינג איז אָפט געניצט צו דורכפירן אַפּעריישאַנז.דער הויפּט מייַלע איבער וויירליין איז די קאַפּאַציטעט צו פּאָמפּע קעמיקאַלז דורך די שפּול און די פיייקייט צו שטופּן עס אין די לאָך אלא ווי פאַרלאָזנ אויף ערלעכקייט.ומבאַפלעקט שטאָל שפּול טובינג היץ עקסטשאַנגער איז ידעאַל פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי אַפּאַראַט כיטערז, קעסל לופט פּרעהעאַטינג, קאַנדענסינג און קאָאָלינג ווי געזונט ווי הויך דרוק, לופט טעמפּערינג און דרייער אַפּלאַקיישאַנז.עטלעכע פון ​​די פֿעיִקייטן פון שפּול טובינג היץ יקסטשיינדזשערז זענען בייגיקייַט, נידעריק דרוק קאַפּ, הויך עפעקטיווקייַט.

304 ומבאַפלעקט שטאָל שפּול רער איז אויך געניצט פֿאַר אַ טשיפּער מין פון אַרבעט איבער אַפּעריישאַנז.עס איז געניצט פֿאַר אָפֿן לאָך מילינג און דרילינג אַפּעריישאַנז.קוילד טובינג סטעעלס האָבן טראָגן סטרענגקטס ריינדזשינג פון 55,000 פּסי -120,000 פּסי אַזוי עס קענען אויך זיין געניצט צו בראָך די רעזערוווואַר, אַ פּראָצעס ווו פליסיק איז פּרעשערייזד צו טויזנטער פון פּסי אויף אַ ספּעציפיש פונט אין אַ געזונט צו ברעכן די שטיין באַזונדער און לאָזן די לויפן. פּראָדוקט לויפן.כּמעט קיין אָפּעראַציע שפּול טובינג קענען דורכפירן פֿאַר ייל געזונט אַפּעריישאַנז אויב געוויינט ריכטיק.וועלדעד ומבאַפלעקט שטאָל שפּול רער האט יקסעפּשאַנאַל פֿעיִקייטן אַזאַ ווי הויך עלעקטריק פּראָפּערטיעס, ויסגעצייכנט היץ באַהאַנדלונג, טערמאַל פּראָפּערטיעס, אאז"ו ו מיט מיל פּרובירן סערטיפיקאַט.די מייַלע צו קלייַבן 5/16 ומבאַפלעקט שטאָל טובינג שפּול פאַבריקאַנט איז צו באַקומען 10% נידעריקער פּרייַז פאַרגלייַכן מיט סאָקקיסט און סאַפּלייער אין מומבאַי און פּריים קוואַליטעט מאַטעריאַל מיט מיל פּרובירן סערטיפיקאַט.

ומבאַפלעקט שטאָל שפּול טובינג לעצט פּרייַז רשימה

SS 316 סימלאַס קוילעד טובינג ספּעסיפיקאַטיאָן טשאַרט

פּווק אָדער טפּו קאָוטאַד SS 316 סימלאַס קוילעד טובינג פּאַסיק פֿאַר קאָנטראָל שורות, אַמביליקאַלס און כעמישער ינדזשעקשאַן שורות

פילע אַפּלאַקיישאַנז פון מאָולדיד האַלב-שווער מעטאַל (ססם) פּאַרץ דאַרפן ויסגעצייכנט מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס.בוילעט מאַקאַניקאַל פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי טראָגן קעגנשטעל, הויך שטאַרקייַט און סטיפנאַס אָפענגען אויף די מיקראָסטרוקטורע פֿעיִקייטן באשאפן דורך די הינטער-פייַן קערל גרייס.די קערל גרייס יוזשאַוואַלי דעפּענדס אויף די אָפּטימום פּראַסעסאַביליטי פון די SSM.אָבער, SSM קאַסטינגז אָפט אַנטהאַלטן ריזידזשואַל פּאָראָסיטי, וואָס איז גאָר דעטראַמענאַל צו פאָרשטעלונג.אין דעם אַרבעט, די וויכטיק פּראַסעסאַז פון מאָלדינג האַלב-שווער מעטאַלס ​​צו באַקומען העכער קוואַליטעט טיילן וועט זיין יקספּלאָרד.די פּאַרץ זאָל האָבן רידוסט פּאָראָסיטי און ימפּרוווד מיקראָסטראַקטשעראַל קעראַקטעריסטיקס, אַרייַנגערעכנט הינטער-פייַן קערל גרייס און מונדיר פאַרשפּרייטונג פון כאַרדאַנינג פּרעסיפּיטאַטעס און אַללויינג מיקראָעלעמענט זאַץ.אין באַזונדער, די השפּעה פון די צייט-טעמפּעראַטור פּרעטרעאַטמענט אופֿן אויף דער אַנטוויקלונג פון דער געוואלט מיקראָסטרוקטור וועט זיין אַנאַלייזד.די פּראָפּערטיעס ריזאַלטינג פון די פֿאַרבעסערונג אין מאַסע, אַזאַ ווי ינקריסאַז אין שטאַרקייַט, כאַרדנאַס און סטיפנאַס, וועט זיין ינוועסטאַגייטאַד.
די אַרבעט איז אַ לערנען פון לאַזער מאָדיפיקאַטיאָן פון די ייבערפלאַך פון H13 געצייַג שטאָל ניצן אַ פּאַלסעד לאַזער פּראַסעסינג מאָדע.דער ערשט יקספּערמענאַל זיפּונג פּלאַן ריזאַלטיד אין אַ מער אָפּטימיזעד דיטיילד פּלאַן.א טשאַד דייאַקסייד (CO2) לאַזער מיט אַ ווייוולענגט פון 10.6 μם איז געניצט.אין די יקספּערמענאַל פּלאַן פון די לערנען, לאַזער ספּאַץ פון דריי פאַרשידענע סיזעס זענען געניצט: 0.4, 0.2 און 0.09 מם אין דיאַמעטער.אנדערע קאַנטראָולאַבאַל פּאַראַמעטערס זענען לאַזער שפּיץ מאַכט, דויפעק יבערכאַזערונג קורס און דויפעק אָוווערלאַפּ.אַרגאָן גאַז מיט אַ דרוק פון 0.1 מפּאַ קעסיידער העלפּס לאַזער פּראַסעסינג.מוסטער H13 איז געווען ראַפינירט און קעמאַקלי עטשט איידער פּראַסעסינג צו פאַרגרעסערן די ייבערפלאַך אַבזאָרפּשאַן ביי די CO2 לאַזער ווייוולענגט.לאַזער-באהאנדלט סאַמפּאַלז זענען צוגעגרייט פֿאַר מעטאַלאָגראַפיק שטודיום און זייער גשמיות און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס זענען קעראַקטערייזד.מעטאַלאָגראַפיק שטודיום און אַנאַליזעס פון כעמישער זאַץ זענען דורכגעקאָכט מיט סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי אין קאָמבינאַציע מיט ענערגיע דיספּערסיוו X-Ray ספּעקטראָמעטרי.קריסטאַלינאַטי און פאַסע דיטעקשאַן פון די מאַדאַפייד ייבערפלאַך איז דורכגעקאָכט מיט אַ XRD סיסטעם מיט Cu Kα ראַדיאַציע און אַ ווייוולענגט פון 1.54 Å.די ייבערפלאַך פּראָפיל איז געמאסטן מיט אַ סטילוס פּראָפילינג סיסטעם.די כאַרדנאַס פּראָפּערטיעס פון די מאַדאַפייד סערפאַסיז זענען געמאסטן דורך Vickers דימענט מיקראָינדענטאַטיאָן.די השפּעה פון ייבערפלאַך ראַפנאַס אויף די מידקייַט פּראָפּערטיעס פון די מאַדאַפייד סערפאַסיז איז געלערנט מיט אַ ספּעציעל מאַניאַפאַקטשערד טערמאַל מידקייַט סיסטעם.עס איז באמערקט אַז עס איז מעגלעך צו באַקומען מאַדאַפייד ייבערפלאַך גריינז מיט אַלטראַפיין סיזעס ווייניקער ווי 500 נם.ימפּרוווד ייבערפלאַך טיפקייַט אין די קייט פון 35-150 μם איז באקומען אויף לאַזער באהאנדלט H13 סאַמפּאַלז.די קריסטאַלליניטי פון די מאַדאַפייד H13 ייבערפלאַך איז באטייטיק רידוסט, וואָס איז פארבונדן מיט אַ טראַפ - פאַרשפּרייטונג פון קריסטאַלליטעס נאָך לאַזער באַהאַנדלונג.די מינימום קערעקטאַד דורכשניטלעך ייבערפלאַך ראַפנאַס פון H13 Ra איז 1.9 μם.אן אנדער וויכטיק ופדעקונג איז אַז די כאַרדנאַס פון די מאַדאַפייד H13 ייבערפלאַך ריינדזשאַז פון 728 ​​צו 905 HV0.1 אין פאַרשידענע לאַזער סעטטינגס.א שייכות צווישן טערמאַל סימיאַליישאַן רעזולטאַטן (באַהיצונג און קאָאָלינג רייץ) און כאַרדנאַס רעזולטאַטן איז געגרינדעט צו ווייַטער פֿאַרשטיין די ווירקונג פון לאַזער פּאַראַמעטערס.די רעזולטאַטן זענען וויכטיק פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון ייבערפלאַך כאַרדאַנינג מעטהאָדס צו פֿאַרבעסערן טראָגן קעגנשטעל און היץ-שילדינג קאָוטינגז.
פּאַראַמעטריק פּראַל פּראָפּערטיעס פון האַרט ספּאָרט באַללס פֿאַר די אַנטוויקלונג פון טיפּיש קאָרעס פֿאַר GAA סליאָטאַר
דער הויפּט ציל פון דעם לערנען איז צו קעראַקטערייז די דינאַמיש נאַטור פון די סלאָטאַר האַרץ אויף פּראַל.די וויסקאָעלאַסטיק קעראַקטעריסטיקס פון די פּילקע זענען דורכגעקאָכט פֿאַר אַ קייט פון פּראַל גיכקייַט.מאָדערן פּאָלימער ספערעס זענען שפּירעוודיק צו שפּאַנונג קורס, בשעת טראדיציאנעלן מאַלטי-קאָמפּאָנענט ספערעס זענען שפּאַנונג אָפענגיק.די ניט-לינעאַר וויסקאָעלאַסטיק ענטפער איז דיפיינד דורך צוויי סטיפנאַס וואַלועס: ערשט סטיפנאַס און פאַרנעם סטיפנאַס.טראַדיציאָנעל באַללס זענען 2.5 מאל סטיפער ווי מאָדערן באַללס, דיפּענדינג אויף גיכקייַט.די פאַסטער קורס פון פאַרגרעסערן אין סטיפנאַס פון קאַנווענשאַנאַל באַללס רעזולטאטן אין אַ מער ניט-לינעאַר COR קעגן גיכקייַט קאַמפּערד מיט מאָדערן באַללס.די דינאַמיש סטיפנאַס רעזולטאַטן ווייַזן לימיטעד אָנווענדלעך פון קוואַזי-סטאַטיק טעסץ און פרילינג טעאָריע יקווייזשאַנז.אַן אַנאַליסיס פון די נאַטור פון ספעריש דיפאָרמיישאַן ווייזט אַז די דיספּלייסמאַנט פון די צענטער פון ערלעכקייט און דיאַמעטריקאַל קאַמפּרעשאַן זענען נישט קאָנסיסטענט פֿאַר אַלע טייפּס פון ספערעס.דורך ברייט פּראָוטאַטייפּ יקספּעראַמאַנץ, די ווירקונג פון מאַנופאַקטורינג טנאָים אויף פּילקע פאָרשטעלונג איז ינוועסטאַגייטאַד.די פּראָדוקציע פּאַראַמעטערס פון טעמפּעראַטור, דרוק און מאַטעריאַל זאַץ וועריד צו פּראָדוצירן אַ קייט פון באַללס.די כאַרדנאַס פון די פּאָלימער אַפעקץ די סטיפנאַס אָבער נישט די ענערגיע דיסיפּיישאַן, ינקריסינג די סטיפנאַס ינקריסיז די סטיפנאַס פון די פּילקע.נוקלעאַטינג אַדאַטיווז ווירקן די ריאַקטיוואַטי פון די פּילקע, אַ פאַרגרעסערן אין די סומע פון ​​אַדאַטיווז פירט צו אַ פאַרקלענערן אין די ריאַקטיוואַטי פון די פּילקע, אָבער דעם ווירקונג איז שפּירעוודיק צו די פּאָלימער מיינונג.נומעריקאַל אַנאַליסיס איז דורכגעקאָכט מיט דריי מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעלס צו סימולירן די ענטפער פון די פּילקע צו פּראַל.דער ערשטער מאָדעל פּרוווד צו זיין ביכולת צו רעפּראָדוצירן די נאַטור פון די פּילקע בלויז אין אַ לימיטעד מאָס, כאָטש עס איז פריער הצלחה געניצט אויף אנדערע טייפּס פון באַללס.די צווייטע מאָדעל האט געוויזן אַ גלייַך פאַרטרעטונג פון פּילקע פּראַל ענטפער וואָס איז בכלל אָנווענדלעך צו אַלע טעסטעד פּילקע טייפּס, אָבער די פּרידיקשאַן פון די קראַפט-דיפּלייסמאַנט ענטפער איז נישט אַזוי הויך ווי וואָלט זיין פארלאנגט פֿאַר ימפּלאַמענטיישאַן אין גרויס וואָג.די דריט מאָדעל געוויזן באטייטיק בעסער אַקיעראַסי ווען סימיאַלייטינג די פּילקע ענטפער.די קראַפט וואַלועס דזשענערייטאַד דורך די מאָדעל פֿאַר דעם מאָדעל זענען 95% קאָנסיסטענט מיט די יקספּערמענאַל דאַטן.
ד י ארבע ט הא ט דערגרײכ ט צװ ײ הויפט־צילן .איינער איז די פּלאַן און פּראָדוצירן פון אַ הויך-טעמפּעראַטור קאַפּאַלערי וויסקאָמעטער, און די רגע איז האַלב-האַרט מעטאַל לויפן סימיאַליישאַן צו אַרוישעלפן אין פּלאַן און צושטעלן דאַטן פֿאַר פאַרגלייַך צוועקן.א הויך טעמפּעראַטור קאַפּאַלערי וויסקאָמעטער איז געבויט און געניצט פֿאַר ערשט טעסטינג.דער מיטל וועט זיין גענוצט צו מעסטן די וויסקאָסיטי פון האַלב-שווער מעטאַלס ​​אונטער טנאָים פון הויך טעמפּעראַטורעס און שערן ראַטעס ענלעך צו די געניצט אין אינדוסטריע.די קאַפּאַלערי וויסקאָמאָמעטער איז אַ איין פונט סיסטעם וואָס קענען רעכענען וויסקאָסיטי דורך מעסטן די לויפן און דרוק קאַפּ אַריבער די קאַפּאַלערי, ווייַל וויסקאָסיטי איז גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו דרוק קאַפּ און פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו לויפן.פּלאַן קרייטיריאַ אַרייַננעמען רעקווירעמענץ פֿאַר געזונט-קאַנטראָולד טעמפּעראַטורעס אַרויף צו 800ºC, ינדזשעקשאַן שערן רייץ העכער 10,000 s-1 און קאַנטראָולד ינדזשעקשאַן פּראָופיילז.א צוויי-דימענשאַנאַל צוויי-פאַסע טעאָרעטיש צייט-אָפענגיק מאָדעל איז דעוועלאָפּעד מיט די FLUENT ווייכווארג פֿאַר קאַמפּיוטיישאַנאַל פליסיק דינאַמיק (CFD).דאָס איז גענוצט צו אָפּשאַצן די וויסקאָסיטי פון האַלב-האַרט מעטאַלס ​​ווען זיי פאָרן דורך אַ דיזיינד קאַפּאַלערי וויסקאָמעטער ביי ינדזשעקשאַן גיכקייַט פון 0.075, 0.5 און 1 עם / s.די ווירקונג פון אַ בראָכצאָל פון מעטאַלליק סאָלידס (פס) פון 0.25 צו 0.50 איז אויך ינוועסטאַגייטאַד.פֿאַר די מאַכט-געזעץ וויסקאָסיטי יקווייזשאַן געניצט צו אַנטוויקלען די פלואַנט מאָדעל, אַ שטאַרק קאָראַליישאַן איז באמערקט צווישן די פּאַראַמעטערס און די ריזאַלטינג וויסקאָסיטי.
דער פּאַפּיר ינוועסטאַגייץ די ווירקונג פון פּראָצעס פּאַראַמעטערס אויף די פּראָדוקציע פון ​​Al-SiC מעטאַל מאַטריץ קאַמפּאַזאַץ (MMC) אין אַ פּעקל קאַמפּאָוסטינג פּראָצעס.פּראַסעסינג פּאַראַמעטערס געלערנט אַרייַנגערעכנט סטירער גיכקייַט, סטירער צייט, סטירער דזשיאַמאַטרי, סטירער שטעלע, מעטאַלליק פליסיק טעמפּעראַטור (וויסקאָסיטי).וויסואַל סימיאַליישאַנז זענען דורכגעקאָכט אין צימער טעמפּעראַטור (25 ± C), קאָמפּיוטער סימיאַליישאַן און וועראַפאַקיישאַן טעסץ פֿאַר די פּראָדוקציע פון ​​MMC Al-SiC.אין וויזשאַוואַל און קאָמפּיוטער סימיאַליישאַנז, וואַסער און גליסערין / וואַסער זענען געניצט צו פאָרשטעלן פליסיק און האַלב-האַרט אַלומינום ריספּעקטיוולי.די ווירקונג פון וויסקאָסיטיעס פון 1, 300, 500, 800 און 1000 מפּאַ s און סטערינג רייץ פון 50, 100, 150, 200, 250 און 300 רפּם זענען ינוועסטאַגייטאַד.10 ראָללס פּער שטיק.% ריינפאָרסט SiC פּאַרטיקאַלז, ענלעך צו די געניצט אין אַלומינום MMK, זענען געניצט אין וויזשוואַלאַזיישאַן און קאַמפּיוטיישאַנאַל טעסץ.ימאַגינג טעסץ זענען דורכגעקאָכט אין קלאָר גלאז ביקער.קאַמפּיוטיישאַנאַל סימיאַליישאַנז זענען דורכגעקאָכט מיט Fluent (CFD פּראָגראַם) און די אַפּשאַנאַל MixSim פּעקל.דאָס כולל 2D אַקסיממעטריק מולטיפאַסע צייט-אָפענגיק סימיאַליישאַן פון פּראָדוקציע רוץ ניצן די עולעריאַן (גראַניאַלער) מאָדעל.די אָפענגיקייַט פון פּאַרטאַקאַל דיספּערסיאָן צייַט, סעטאַלינג צייט און וואָרטעקס הייך אויף די מיקסינג דזשיאַמאַטרי און די סטירער ראָוטיישאַן גיכקייַט איז געגרינדעט.פאר א סטירער מיט ^אט פאדלען האט מען געפונען א רודער ווינקל פון 60 גראד איז בעסער צוגעפאסט צו שנעל קריגן א מונדיר פארשפרייטונג פון פּאַרטיקלען.ווי אַ רעזולטאַט פון די טעסץ, עס איז געפונען אַז אין סדר צו באַקומען אַ מונדיר פאַרשפּרייטונג פון סיק, די סטערינג גיכקייַט איז געווען 150 רפּם פֿאַר די וואַסער-סיק סיסטעם און 300 רפּם פֿאַר די גליסעראָל / וואַסער-סיק סיסטעם.עס איז געפונען אַז ינקריסינג די וויסקאָסיטי פון 1 mPa·s (פֿאַר פליסיק מעטאַל) צו 300 mPa·s (פֿאַר האַלב-האַרט מעטאַל) האט אַ ריזיק פּראַל אויף די דיספּערשאַן און דעפּאַזישאַן צייט פון SiC.אָבער, אַ ווייַטער פאַרגרעסערן פון 300 mPa·s צו 1000 mPa·s האט קליין ווירקונג אויף דעם צייַט.א באַטייַטיק טייל פון דעם אַרבעט אַרייַנגערעכנט די פּלאַן, קאַנסטראַקשאַן און וואַלאַדיישאַן פון אַ דעדאַקייטאַד גיך כאַרדאַנינג קאַסטינג מאַשין פֿאַר דעם הויך טעמפּעראַטור באַהאַנדלונג אופֿן.די מאַשין באשטייט פון אַ סטירער מיט פיר פלאַך בלאַדעס אין אַ ווינקל פון 60 דיגריז און אַ קרוסאַבאַל אין אַ אויוון קאַמער מיט רעסיסטיווע באַהיצונג.די ייַנמאָנטירונג כולל אַ אַקטואַטאָר אַז געשווינד יקסטינגגווישיז די פּראַסעסט געמיש.די עקוויפּמענט איז געניצט פֿאַר דער פּראָדוקציע פון ​​על-סיק קאַמפּאַזאַט מאַטעריאַלס.אין אַלגעמיין, אַ גוט העסקעם איז געפונען צווישן וויזשוואַלאַזיישאַן, כעזשבן און יקספּערמענאַל פּרובירן רעזולטאַטן.
עס זענען פילע פאַרשידענע גיך פּראָוטאַטייפּינג (רפּ) טעקניקס וואָס זענען דעוועלאָפּעד פֿאַר גרויס וואָג, דער הויפּט אין די לעצטע יאָרצענדלינג.גיך פּראָוטאַטייפּ סיסטעמען וואָס זענען קאמערשעל בנימצא הייַנט נוצן אַ פאַרשיידנקייַט פון טעקנאַלאַדזשיז ניצן פּאַפּיר, וואַקס, ליכט-קיורינג רעזינז, פּאָלימערס און ראָמאַן מעטאַל פּאַודערז.די פּרויעקט ינקלודעד אַ גיך פּראָוטאַטייפּ אופֿן, פוסעד דעפּאָסיטיאָן מאָדעלינג, ערשטער קאַמערשאַלייזד אין 1991. אין דעם אַרבעט, אַ נייַע ווערסיע פון ​​די סיסטעם פֿאַר מאָדעלינג דורך סערפאַסינג ניצן וואַקס איז דעוועלאָפּעד און געוויינט.דער פּרויעקט באשרייבט די גרונט פּלאַן פון די סיסטעם און די וואַקס דעפּאַזישאַן אופֿן.FDM מאשינען שאַפֿן פּאַרץ דורך יקסטרודינג האַלב-מאָלטאַן מאַטעריאַל אַנטו אַ פּלאַטפאָרמע אין אַ פּרידיטערמינד מוסטער דורך העאַטעד נאַזאַלז.די יקסטרוזשאַן נעזל איז מאָונטעד אויף אַ XY טיש קאַנטראָולד דורך אַ קאָמפּיוטער סיסטעם.אין קאָמבינאַציע מיט אָטאַמאַטיק קאָנטראָל פון די פּלאַנדזשער מעקאַניזאַם און די שטעלע פון ​​די ייַנטיילונג, פּינטלעך מאָדעלס זענען געשאפן.איין לייַערס פון וואַקס זענען סטאַקט אויף שפּיץ פון יעדער אנדערער צו שאַפֿן 2 ד און 3 ד אַבדזשעקץ.די פּראָפּערטיעס פון די וואַקס זענען אויך אַנאַלייזד צו אַפּטאַמייז די פּראָדוקציע פּראָצעס פון די מאָדעלס.די אַרייַננעמען די פאַסע יבערגאַנג טעמפּעראַטור פון די וואַקס, די וויסקאָסיטי פון די וואַקס, און די פאָרעם פון די וואַקס קאַפּ בעשאַס פּראַסעסינג.
אין די לעצטע פינף יאָר, פאָרשונג טימז אין די סיטי אוניווערסיטעט דובלין דיוויזשאַן וויסנשאַפֿט קלאַסטער האָבן דעוועלאָפּעד צוויי לאַזער מיקראָמאַשינינג פּראַסעסאַז וואָס קענען שאַפֿן טשאַנאַלז און וואָקסאַלז מיט רעפּראָדוסיבלע מייקראַן-וואָג האַכלאָטע.דער פאָקוס פון דעם אַרבעט איז אויף די נוצן פון מנהג מאַטעריאַלס צו יזאָלירן ציל ביאָמאָלעקולעס.פּרילימאַנערי אַרבעט דעמאַנסטרייץ אַז נייַ מאָרפאָלאָגיעס פון קאַפּאַלערי מיקסינג און ייבערפלאַך טשאַנאַלז קענען זיין באשאפן צו פֿאַרבעסערן צעשיידונג קייפּאַבילאַטיז.די אַרבעט וועט פאָקוס אויף די אַפּלאַקיישאַן פון בנימצא מיקראָמאַשינינג מכשירים צו פּלאַן ייבערפלאַך דזשיאַמאַטריעס און טשאַנאַלז וואָס וועט צושטעלן ימפּרוווד צעשיידונג און קעראַקטעריסטיקס פון בייאַלאַדזשיקאַל סיסטעמען.די אַפּלאַקיישאַן פון די סיסטעמען וועט נאָכפאָלגן די לאַב-אויף-אַ-שפּאָן צוגאַנג פֿאַר בייאָודיאַגנאָסטיק צוועקן.דעוויסעס געמאכט מיט דעם דעוועלאָפּעד טעכנאָלאָגיע וועט זיין געוויינט אין די פּרויעקט ס מיקראָפלוידיק לאַבאָראַטאָריעס.דער ציל פון די פּרויעקט איז צו נוצן יקספּערמענאַל פּלאַן, אַפּטאַמאַזיישאַן און סימיאַליישאַן טעקניקס צו צושטעלן אַ דירעקט שייכות צווישן לאַזער פּראַסעסינג פּאַראַמעטערס און מיקראָ- און נאַנאָסקאַלע קאַנאַל קעראַקטעריסטיקס, און צו נוצן די אינפֿאָרמאַציע צו פֿאַרבעסערן צעשיידונג טשאַנאַלז אין די מיקראָטעקנאַלאַדזשיז.ספּעציפיש אַוטפּוץ פון די אַרבעט אַרייַננעמען: קאַנאַל פּלאַן און ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי צו פֿאַרבעסערן צעשיידונג וויסנשאַפֿט;מאַנאַליטיק סטאַגעס פון פּאַמפּינג און יקסטראַקשאַן אין ינאַגרייטיד טשיפּס;צעשיידונג פון אויסגעקליבן און יקסטראַקטיד ציל ביאָמאָלעקולעס אויף ינאַגרייטיד טשיפּס.
דור און קאָנטראָל פון טעמפּעראַל טעמפּעראַטור גראַדיענץ און לאַנדזשאַטודאַנאַל פּראָופיילז צוזאמען קאַפּאַלערי לק שפאלטן ניצן פּעלטיער ערייז און ינפרערעד טערמאָגראַפי
א נייַע דירעקט קאָנטאַקט פּלאַטפאָרמע פֿאַר פּינטלעך טעמפּעראַטור קאָנטראָל פון קאַפּאַלערי שפאלטן איז דעוועלאָפּעד באזירט אויף די נוצן פון סיריאַל עריינדזשד ינדיווידזשואַלי קאַנטראָולד טערמאָועלעקטריק פּעלטיער סעלז.די פּלאַטפאָרמע גיט שנעל טעמפּעראַטור קאָנטראָל פֿאַר קאַפּאַלערי און מיקראָ לק שפאלטן און אַלאַוז סיימאַלטייניאַס פּראָגראַממינג פון צייַט- און ספּיישאַל טעמפּעראַטורעס.די פּלאַטפאָרמע אַפּערייץ איבער אַ טעמפּעראַטור קייט פון 15 צו 200 ° C מיט אַ ראַמפּע קורס פון בעערעך 400 ° C / מין פֿאַר יעדער פון די 10 אַליינד פּעלטיער סעלז.די סיסטעם איז עוואַלואַטעד פֿאַר עטלעכע ניט-נאָרמאַל קאַפּאַלערי-באזירט מעזשערמאַנט מאָדעס, אַזאַ ווי די דירעקט אַפּלאַקיישאַן פון טעמפּעראַטור גראַדיאַנץ מיט לינעאַר און ניט-לינעאַר פּראָופיילז, אַרייַנגערעכנט סטאַטיק זייַל טעמפּעראַטור גראַדיאַנץ און צייַטווייַליק טעמפּעראַטור גראַדיענץ, גענוי טעמפּעראַטור קאַנטראָולד גראַדיענץ, פּאַלימערייזד קאַפּאַלערי מאַנאַליטיק. סטיישאַנערי פייזאַז, און פאַבריקיישאַן פון מאַנאַליטיק פייזאַז אין מיקראָפלוידיק טשאַנאַלז (אויף אַ שפּאָן).די קיילע קענען זיין געוויינט מיט נאָרמאַל און זייַל קראָומאַטאַגראַפי סיסטעמען.
עלעקטראָהידראָדינאַמיק פאָוקיסינג אין אַ צוויי-דימענשאַנאַל פּלאַנער מיקראָפלוידיק מיטל פֿאַר פּרעקאַנסאַנטריישאַן פון קליין אַנאַליטעס
די אַרבעט כולל עלעקטראָהידראָדינאַמיק פאָוקיסינג (EHDF) און פאָטאָן אַריבערפירן צו הילף אין דער אַנטוויקלונג פון פאַר-ענריטשמענט און מינים לעגיטימאַציע.EHDF איז אַן יאָן-באַלאַנסט פאָוקיסינג אופֿן באזירט אויף גרינדן אַ וואָג צווישן הידראָדינאַמיק און עלעקטריקאַל פאָרסעס, אין וואָס די ייאַנז פון אינטערעס ווערן סטיישאַנערי.דער לערנען גיט אַ ראָמאַן אופֿן ניצן אַ 2 ד אָפֿן 2 ד פלאַך פּלאַץ פּלאַנער מיקראָפלוידיק מיטל אַנשטאָט פון די קאַנווענשאַנאַל מיקראָטשאַננעל סיסטעם.אַזאַ דעוויסעס קענען פּריקאַנסאַנטרייט גרויס אַמאַונץ פון סאַבסטאַנסיז און זענען לעפיערעך גרינג צו פּראָדוצירן.דער לערנען גיט די רעזולטאַטן פון אַ ניי דעוועלאָפּעד סימיאַליישאַן ניצן COMSOL Multiphysics® 3.5a.די רעזולטאַטן פון די מאָדעלס זענען קאַמפּערד מיט יקספּערמענאַל רעזולטאַטן צו פּרובירן די יידענאַפייד לויפן דזשיאַמאַטריעס און געביטן פון הויך קאַנסאַנטריישאַן.די דעוועלאָפּעד נומעריקאַל מיקראָפלוידיק מאָדעל איז געווען קאַמפּערד מיט פריער ארויס יקספּעראַמאַנץ און די רעזולטאַטן זענען זייער קאָנסיסטענט.באַזירט אויף די סימיאַליישאַנז, אַ נייַע טיפּ פון שיף איז ריסערטשט צו צושטעלן אָפּטימאַל טנאָים פֿאַר די EHDF.עקספּערימענטאַל רעזולטאַטן מיט די שפּאָן אַוטפּערפאָרמד די פאָרשטעלונג פון די מאָדעל.אין די פאַבריקייטיד מיקראָפלוידיק טשיפּס, אַ נייַע מאָדע איז באמערקט, גערופֿן לאַטעראַל EGDP, ווען די מאַטעריע אונטער לערנען איז געווען פאָוקיסט פּערפּענדיקולאַר צו די געווענדט וואָולטידזש.ווייַל דיטעקשאַן און ימידזשינג זענען שליסל אַספּעקץ פון אַזאַ פאַר-ענריטשמענט און מינים לעגיטימאַציע סיסטעמען.נומעריקאַל מאָדעלס און יקספּערמענאַל וועראַפאַקיישאַן פון ליכט פּראַפּאַגיישאַן און ליכט ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג אין צוויי-דימענשאַנאַל מיקראָפלוידיק סיסטעמען זענען דערלאנגט.די דעוועלאָפּעד נומעריקאַל מאָדעל פון ליכט פּראַפּאַגיישאַן איז הצלחה וועראַפייד יקספּערמענאַלי ביידע אין טערמינען פון די פאַקטיש וועג פון ליכט דורך די סיסטעם און אין טערמינען פון ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג, וואָס האט רעזולטאַטן וואָס קען זיין פון אינטערעס פֿאַר אָפּטימיזינג פאָטאָפּאָלימעריזיישאַן סיסטעמען, ווי געזונט ווי פֿאַר אָפּטיש דיטעקשאַן סיסטעמען. ניצן קאַפּאַלעריז..
דעפּענדינג אויף די דזשיאַמאַטרי, מיקראָסטרוקטורעס קענען זיין געוויינט אין טעלעקאָממוניקאַטיאָנס, מיקראָפלוידיקס, מיקראָסענסאָרס, דאַטן ווערכאַוזינג, גלאז קאַטינג און דעקאָראַטיווע מאַרקינג.אין דעם אַרבעט, די שייכות צווישן די סעטטינגס פון די פּאַראַמעטערס פון די Nd: YVO4 און CO2 לאַזער סיסטעם און די גרייס און מאָרפאָלאָגי פון מיקראָסטרוקטורעס איז ינוועסטאַגייטאַד.די געלערנט פּאַראַמעטערס פון די לאַזער סיסטעם אַרייַננעמען מאַכט פּ, דויפעק יבערכאַזערונג קורס PRF, נומער פון פּאַלסיז ען און יבערקוקן קורס ו. געמאסטן רעזולטאַט דימענשאַנז אַרייַננעמען עקוויוואַלענט וואָקסעל דיאַמעטערס ווי געזונט ווי מיקראָטשאַננעל ברייט, טיפקייַט און ייבערפלאַך ראַפנאַס.א 3 ד מיקראָמאַשינינג סיסטעם איז דעוועלאָפּעד מיט אַ Nd: YVO4 לאַזער (2.5 וו, 1.604 μm, 80 ns) צו פּראָדוצירן מיקראָסטרוקטורעס ין פּאָליקאַרבאָנאַטע ספּעסאַמאַנז.מיקראָסטרוקטוראַל וואָקסאַלז האָבן אַ דיאַמעטער פון 48-181 μם.די סיסטעם אויך גיט גענוי פאָוקיסינג דורך ניצן מיקראָסקאָפּ אַבדזשעקטיווז צו שאַפֿן קלענערער וואָקסאַלז אין די קייט פון 5 צו 10 μם אין סאָדע-לייַם גלאז, פיוזד סיליקאַ און סאַפייער סאַמפּאַלז.א CO2 לאַזער (1.5 קוו, 10.6 μם, מינימום דויפעק געדויער 26 μs) איז געניצט צו שאַפֿן מיקראָטשאַנאַלז אין סאָדע-לייַם גלאז סאַמפּאַלז.די קרייַז-סעקשאַנאַל פאָרעם פון די מיקראָטשאַנאַלז וועריד וויידלי צווישן V-גרוווז, ו-גרוווז און אויבנאויפיקער אַבלאַטיאָן זייטלעך.די סיזעס פון מיקראָטשאַננעלס אויך בייַטן זייער: פון 81 צו 365 μם ברייט, 3 צו 379 μם אין טיף, און ייבערפלאַך ראַפנאַס פון 2 צו 13 μם, דיפּענדינג אויף די ינסטאַלירונג.מיקראָטשאַננעל סיזעס זענען יגזאַמאַנד לויט לאַזער פּראַסעסינג פּאַראַמעטערס ניצן ענטפער ייבערפלאַך מעטאַדאַלאַדזשי (רסם) און פּלאַן פון יקספּעראַמאַנץ (DOE).די געזאמלט רעזולטאַטן זענען געניצט צו לערנען די ווירקונג פון פּראָצעס פּאַראַמעטערס אויף די וואָלומעטריק און מאַסע אַבלאַטיאָן קורס.אין אַדישאַן, אַ טערמאַל פּראָצעס מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעל איז דעוועלאָפּעד צו העלפן פֿאַרשטיין דעם פּראָצעס און לאָזן די קאַנאַל טאַפּאַלאַדזשי צו זיין פּרעדיקטעד איידער פאַקטיש פאַבריקיישאַן.
די מעטראָלאָגי אינדוסטריע איז שטענדיק קוקן פֿאַר נייַע וועגן צו אַקיעראַטלי און געשווינד ויספאָרשן און דיגיטאַליזירן ייבערפלאַך טאַפּאַגראַפי, אַרייַנגערעכנט קאַלקיאַלייטינג ייבערפלאַך ראַפנאַס פּאַראַמעטערס און קריייטינג פונט וואלקנס (סעץ פון דריי-דימענשאַנאַל ווייזט דיסקרייבינג איין אָדער מער סערפאַסיז) פֿאַר מאָדעלינג אָדער פאַרקערט ינזשעניעריע.סיסטעמען עקסיסטירן, און אָפּטיש סיסטעמען האָבן געוואקסן אין פּאָפּולאַריטעט אין די לעצטע יאָרצענדלינג, אָבער רובֿ אָפּטיש פּראָפילערז זענען טייַער צו קויפן און טייַנען.דעפּענדינג אויף דעם טיפּ פון סיסטעם, אָפּטיש פּראָפילערז קענען אויך זיין שווער צו פּלאַן און זייער פראַגילאַטי קען נישט זיין פּאַסיק פֿאַר רובֿ קראָם אָדער פאַבריק אַפּלאַקיישאַנז.דער פּרויעקט קאָווערס די אַנטוויקלונג פון אַ פּראָפילער ניצן די פּרינציפּן פון אָפּטיש טריאַנגולאַטיאָן.די דעוועלאָפּעד סיסטעם האט אַ סקאַנינג טיש שטח פון 200 X 120 מם און אַ ווערטיקאַל מעזשערמאַנט קייט פון 5 מם.די שטעלע פון ​​די לאַזער סענסער אויבן די ציל ייבערפלאַך איז אויך אַדזשאַסטאַבאַל דורך 15 מם.א קאָנטראָל פּראָגראַם איז דעוועלאָפּעד פֿאַר אָטאַמאַטיק סקאַנינג פון באַניצער אויסגעקליבן פּאַרץ און ייבערפלאַך געביטן.די נייַע סיסטעם איז קעראַקטערייזד דורך דימענשאַנאַל אַקיעראַסי.די געמאסטן מאַקסימום קאָסינע טעות פון די סיסטעם איז 0.07 °.די דינאַמיש אַקיעראַסי פון די סיסטעם איז געמאסטן ביי 2 μm אין די ז-אַקס (הייך) און וועגן 10 μm אין די X און Y אַקסעס.די גרייס פאַרהעלטעניש צווישן די סקאַנד טיילן (קאָינס, סקרוז, וואַשערס און פיברע אָביעקטיוו דייז) איז גוט.סיסטעם טעסטינג וועט אויך זיין דיסקאַסט, אַרייַנגערעכנט פּראָפילער לימיטיישאַנז און מעגלעך סיסטעם ימפּרווומאַנץ.
דער ציל פון דעם פּרויעקט איז צו אַנטוויקלען און קעראַקטערייז אַ נייַע אָפּטיש הויך-גיכקייַט אָנליין סיסטעם פֿאַר דורכקוק פון ייבערפלאַך חסרונות.די קאָנטראָל סיסטעם איז באזירט אויף דעם פּרינציפּ פון אָפּטיש טריאַנגולאַטיאָן און גיט אַ ניט-קאָנטאַקט אופֿן פֿאַר דיטערמאַנינג די דריי-דימענשאַנאַל פּראָפיל פון דיפיוז סערפאַסיז.די הויפּט קאַמפּאָונאַנץ פון די אַנטוויקלונג סיסטעם אַרייַננעמען אַ דייאָוד לאַזער, אַ CCf15 CMOS אַפּאַראַט און צוויי פּיסי-קאַנטראָולד סערוואָ מאָטאָרס.מוסטער באַוועגונג, בילד כאַפּן און 3 ד ייבערפלאַך פּראָפילינג זענען פּראָוגראַמד אין לאַבוויעוו ווייכווארג.קאָנטראָלירונג די קאַפּטשערד דאַטן קענען זיין פאַסילאַטייטיד דורך קריייטינג אַ פּראָגראַם פֿאַר ווירטואַל רענדערינג פון אַ 3 ד סקאַנד ייבערפלאַך און קאַלקיאַלייטינג די פארלאנגט פּאַראַמעטערס פון ייבערפלאַך ראַפנאַס.סערוואָ מאָטאָרס זענען געניצט צו מאַך די מוסטער אין די X און Y אינסטרוקציעס מיט אַ האַכלאָטע פון ​​0.05 μm.די דעוועלאָפּעד ניט-קאָנטאַקט אָנליין ייבערפלאַך פּראָפילער קענען דורכפירן שנעל סקאַנינג און הויך האַכלאָטע ייבערפלאַך דורכקוק.די דעוועלאָפּעד סיסטעם איז הצלחה געניצט צו שאַפֿן אָטאַמאַטיק 2 ד ייבערפלאַך פּראָופיילז, 3 ד ייבערפלאַך פּראָופיילז און ייבערפלאַך ראַפנאַס מעזשערמאַנץ אויף די ייבערפלאַך פון פאַרשידן מוסטער מאַטעריאַלס.די אָטאַמייטיד דורכקוק ויסריכט האט אַ XY סקאַנינג שטח פון 12 X 12 מם.צו קעראַקטערייז און קאַלאַברייט די דעוועלאָפּעד פּראָפילינג סיסטעם, די ייבערפלאַך פּראָפיל געמאסטן דורך די סיסטעם איז געווען קאַמפּערד מיט די זעלבע ייבערפלאַך געמאסטן מיט אַ אָפּטיש מיקראָסקאָפּ, בינאָקולאַר מיקראָסקאָפּ, AFM און Mitutoyo Surftest-402.
די רעקווירעמענץ פֿאַר די קוואַליטעט פון פּראָדוקטן און די מאַטעריאַלס געניצט אין זיי זענען מער און מער פאדערן.די לייזונג צו פילע וויזשאַוואַל קוואַליטעט אַשוראַנס (קאַ) פּראָבלעמס איז די נוצן פון פאַקטיש-צייט אָטאַמייטיד ייבערפלאַך דורכקוק סיסטעמען.דעם ריקווייערז אַ מונדיר פּראָדוקט קוואַליטעט מיט אַ הויך טרופּוט.דעריבער, סיסטעמען זענען דארף וואָס זענען 100% טויגעוודיק פון טעסטינג מאַטעריאַלס און סערפאַסיז אין פאַקטיש צייט.צו דערגרייכן דעם ציל, די קאָמבינאַציע פון ​​לאַזער טעכנאָלאָגיע און קאָמפּיוטער קאָנטראָל טעכנאָלאָגיע גיט אַ עפעקטיוו לייזונג.אין דעם אַרבעט, אַ הויך-גיכקייַט, נידעריק-פּרייַז און הויך-פּינטלעכקייַט ניט-קאָנטאַקט לאַזער סקאַנינג סיסטעם איז דעוועלאָפּעד.די סיסטעם איז ביכולת צו מעסטן די גרעב פון האַרט אָופּייק אַבדזשעקץ ניצן דעם פּרינציפּ פון לאַזער אָפּטיש טריאַנגולאַטיאָן.די דעוועלאָפּעד סיסטעם ינשורז די אַקיעראַסי און רעפּראָדוסיביליטי פון מעזשערמאַנץ אויף די מיקראָמעטער מדרגה.
דער ציל פון דעם פּרויעקט איז צו פּלאַן און אַנטוויקלען אַ לאַזער דורכקוק סיסטעם פֿאַר דיטעקשאַן פון ייבערפלאַך דעפעקט און אָפּשאַצן זייַן פּאָטענציעל פֿאַר הויך-גיכקייַט ינלינע אַפּלאַקיישאַנז.די הויפּט קאַמפּאָונאַנץ פון די דיטעקשאַן סיסטעם זענען אַ לאַזער דייאָוד מאָדולע ווי אַ ילומאַניישאַן מקור, אַ CMOS ראַנדאָם אַקסעס אַפּאַראַט ווי אַ דיטעקשאַן אַפּאַראַט און אַ XYZ איבערזעצונג בינע.אַלגערידאַמז פֿאַר אַנאַלייזינג דאַטן באקומען דורך סקאַנינג פאַרשידן מוסטער סערפאַסיז זענען דעוועלאָפּעד.די קאָנטראָל סיסטעם איז באזירט אויף דעם פּרינציפּ פון אָפּטיש טריאַנגולאַטיאָן.דער לאַזער שטראַל איז אינצידענט אַבליקלי אויף די מוסטער ייבערפלאַך.דער חילוק אין ייבערפלאַך הייך איז דעמאָלט גענומען ווי די האָריזאָנטאַל באַוועגונג פון די לאַזער אָרט איבער די מוסטער ייבערפלאַך.דאָס אַלאַוז הייך מעזשערמאַנץ מיט די טריאַנגולאַטיאָן אופֿן.די דעוועלאָפּעד דיטעקשאַן סיסטעם איז ערשטער קאַלאַברייטיד צו באַקומען אַ קאַנווערזשאַן פאַקטאָר וואָס וועט פאַרטראַכטנ די שייכות צווישן די דיספּלייסמאַנט פון די פונט געמאסטן דורך די סענסער און די ווערטיקאַל דיספּלייסמאַנט פון די ייבערפלאַך.די יקספּעראַמאַנץ זענען געפירט אויס אויף פאַרשידענע סערפאַסיז פון די מוסטער מאַטעריאַלס: מעש, אַלומינום און ומבאַפלעקט שטאָל.די דעוועלאָפּעד סיסטעם איז ביכולת צו אַקיעראַטלי דזשענערייט אַ 3 ד טאָפּאָגראַפיק מאַפּע פון ​​חסרונות וואָס פאַלן בעשאַס אָפּעראַציע.א ספּיישאַל האַכלאָטע פון ​​וועגן 70 μם און אַ טיף האַכלאָטע פון ​​60 μm זענען אַטשיווד.סיסטעם פאָרשטעלונג איז אויך וועראַפייד דורך מעסטן די אַקיעראַסי פון געמאסטן דיסטאַנסאַז.
הויך-גיכקייַט פיברע לאַזער סקאַנינג סיסטעמען זענען געניצט אין אָטאַמייטיד אינדוסטריעלע מאַנופאַקטורינג ינווייראַנמאַנץ צו דעטעקט ייבערפלאַך חסרונות.מער מאָדערן מעטהאָדס פֿאַר דיטעקטינג ייבערפלאַך חסרונות אַרייַננעמען די נוצן פון אָפּטיש פייבערז פֿאַר ילומאַניישאַן און קאָמפּאָנענט דיטעקשאַן.די דיסערטיישאַן כולל די פּלאַן און אַנטוויקלונג פון אַ נייַ הויך-גיכקייַט אָפּטאָ עלעקטראָניק סיסטעם.אין דעם פּאַפּיר, צוויי קוואלן פון לעדס, לעדס (ליכט ימיטינג דיאָדעס) און לאַזער דייאָודז, זענען ינוועסטאַגייטאַד.א ריי פון פינף ימיטינג דייאָודז און פינף ריסיווינג פאָטאָדיאָדעס איז ליגן אַנטקעגן יעדער אנדערער.די דאַטן זאַמלונג איז קאַנטראָולד און אַנאַלייזד דורך אַ פּיסי ניצן די LabVIEW ווייכווארג.די סיסטעם איז געניצט צו מעסטן די דימענשאַנז פון ייבערפלאַך חסרונות אַזאַ ווי האָלעס (1 מם), בלינד האָלעס (2 מם) און קאַרב אין פאַרשידן מאַטעריאַלס.די רעזולטאַטן ווייַזן אַז כאָטש די סיסטעם איז בפֿרט בדעה פֿאַר 2 ד סקאַנינג, עס קען אויך אַרבעטן ווי אַ לימיטעד 3 ד ימידזשינג סיסטעם.דער סיסטעם האט אויך געוויזן אז אלע מעטאלישע מאטעריאלן וואס מען האט געלערנט זענען ביכולת צו שפיגלען אינפרארעד סיגנאלן.א ניי דעוועלאָפּעד אופֿן ניצן אַ מענגע פון ​​גענייגט פייבערז אַלאַוז די סיסטעם צו דערגרייכן אַדזשאַסטאַבאַל האַכלאָטע מיט אַ מאַקסימום סיסטעם האַכלאָטע פון ​​בעערעך 100 μם (קאַלעקטינג פיברע דיאַמעטער).די סיסטעם איז הצלחה געניצט צו מעסטן ייבערפלאַך פּראָפיל, ייבערפלאַך ראַפנאַס, גרעב און ריפלעקטיוויטי פון פאַרשידן מאַטעריאַלס.אַלומינום, ומבאַפלעקט שטאָל, מעש, קופּער, טאַפנאָל און פּאָליקאַרבאָנאַטע קענען זיין טעסטעד מיט דעם סיסטעם.די אַדוואַנטידזשיז פון דעם נייַע סיסטעם זענען פאַסטער דיטעקשאַן, נידעריקער פּרייַז, קלענערער גרייס, העכער האַכלאָטע און בייגיקייט.
פּלאַן, בויען און פּרובירן נייַע סיסטעמען צו ויסשטימען און צעוויקלען נייַע ינווייראַנמענאַל סענסער טעקנאַלאַדזשיז.דער הויפּט פּאַסיק פֿאַר מאָניטאָרינג אַפּלאַקיישאַנז פון פעקאַל באַקטיריאַ
מאָדיפיצירן די מיקראָ-נאַנאָ סטרוקטור פון סיליציום זונ פּוו פּאַנאַלז צו פֿאַרבעסערן ענערגיע צושטעלן
איינער פון די הויפּט ינזשעניעריע טשאַלאַנדזשיז פייסינג גלאבאלע געזעלשאַפט הייַנט איז סאַסטיינאַבאַל ענערגיע צושטעלן.ס'איז צייט אז די געזעלשאפט זאל זיך שטארק פארלאזן אויף רינואַבאַל ענערגיע קוואלן.די זון גיט די ערד פרייע ענערגיע, אבער מאדערנע מעטאדן צו נוצן די ענערגיע אין פארעם פון עלעקטרע האבן עטליכע באגרעניצונגען.אין דעם פאַל פון פאָטאָוואָלטאַיק סעלז, די הויפּט פּראָבלעם איז די ניט גענוגיק עפעקטיווקייַט פון קאַלעקטינג זונ - ענערגיע.לאַזער מיקראָמאַשינינג איז קאַמאַנלי געניצט צו שאַפֿן ינטערקאַנעקץ צווישן פאָטאָוואָלטאַיק אַקטיוו לייַערס אַזאַ ווי גלאז סאַבסטרייץ, כיידראַדזשאַנייטיד סיליציום און צינק אַקסייד לייַערס.עס איז אויך באקאנט אַז מער ענערגיע קענען זיין באקומען דורך ינקריסינג די ייבערפלאַך געגנט פון אַ זונ צעל, למשל דורך מיקראָמאַשינינג.עס איז געוויזן אַז נאַנאָסקאַלע ייבערפלאַך פּראָפיל דעטאַילס ווירקן די ענערגיע אַבזאָרפּשאַן עפעקטיווקייַט פון זונ - סעלז.דער ציל פון דעם פּאַפּיר איז צו פאָרשן די בענעפיץ פון אַדאַפּטינג מיקראָ-, נאַנאָ- און מעסאָסקאַלע זונ - צעל סטראַקטשערז צו צושטעלן העכער מאַכט.וועריינג די טעקנאַלאַדזשיקאַל פּאַראַמעטערס פון אַזאַ מיקראָסטרוקטורעס און נאַנאָסטרוקטורעס וועט מאַכן עס מעגלעך צו לערנען זייער השפּעה אויף די ייבערפלאַך טאַפּאַלאַדזשי.סעלז וועט זיין טעסטעד פֿאַר די ענערגיע זיי פּראָדוצירן ווען יקספּאָוזד צו יקספּערמענאַלי קאַנטראָולד לעוועלס פון ילעקטראָומאַגנעטיק ליכט.א דירעקט שייכות וועט זיין געגרינדעט צווישן צעל עפעקטיווקייַט און ייבערפלאַך געוועב.
מעטאַל מאַטריץ קאָמפּאָסיטעס (MMCs) זענען ראַפּאַדלי שיין הויפּט קאַנדאַדייץ פֿאַר די ראָלע פון ​​סטראַקטשעראַל מאַטעריאַלס אין ינזשעניעריע און עלעקטראָניק.אַלומינום (על) און קופּער (קו) ריינפאָרסט מיט סיק רעכט צו זייער ויסגעצייכנט טערמאַל פּראָפּערטיעס (למשל נידעריק טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט (CTE), הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי) און ימפּרוווד מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס (למשל העכער ספּעציפיש שטאַרקייַט, בעסער פאָרשטעלונג).עס איז וויידלי געניצט אין פאַרשידן ינדאַסטריז פֿאַר טראָגן קעגנשטעל און ספּעציפיש מאָדולוס.לעצטנס, די הויך סעראַמיק MMCs האָבן ווערן אן אנדער גאַנג פֿאַר טעמפּעראַטור קאָנטראָל אַפּלאַקיישאַנז אין עלעקטראָניש פּאַקאַדזשאַז.טיפּיקאַללי, אין מאַכט מיטל פּאַקאַדזשאַז, אַלומינום (על) אָדער קופּער (קו) איז געניצט ווי אַ העאַצינק אָדער באַזע טעלער צו פאַרבינדן צו די סעראַמיק סאַבסטרייט וואָס קאַריז די שפּאָן און די פֿאַרבונדן שטיפט סטרוקטור.דער גרויס חילוק אין קאָואַפישאַנט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן (CTE) צווישן סעראַמיק און אַלומינום אָדער קופּער איז דיסאַדוואַנטיידזשאַס ווייַל עס ראַדוסאַז די רילייאַבילאַטי פון די פּעקל און אויך לימאַץ די גרייס פון די סעראַמיק סאַבסטרייט וואָס קענען זיין אַטאַטשט צו די סאַבסטרייט.
געגעבן דעם כיסאָרן, עס איז איצט מעגלעך צו אַנטוויקלען, פאָרשן און קעראַקטערייז נייַ מאַטעריאַלס וואָס טרעפן די געגרינדעט רעקווירעמענץ פֿאַר טערמאַל ימפּרוווד מאַטעריאַלס.מיט ימפּרוווד טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און קאָואַפישאַנט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן (CTE) פּראָפּערטיעס, MMC CuSiC און AlSiC זענען איצט ווייאַבאַל סאַלושאַנז פֿאַר עלעקטראָניק פּאַקקאַגינג.די אַרבעט וועט אָפּשאַצן די יינציק טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס פון די MMCs און זייער מעגלעך אַפּלאַקיישאַנז פֿאַר טערמאַל פאַרוואַלטונג פון עלעקטראָניש פּאַקאַדזשאַז.
אָיל קאָמפּאַניעס דערפאַרונג באַטייַטיק קעראָוזשאַן אין די וועלדינג זאָנע פון ​​ייל און גאַז אינדוסטריע סיסטעמען געמאכט פון טשאַד און נידעריק צומיש סטעעלס.אין ינווייראַנמאַנץ מיט CO2, קעראָוזשאַן שעדיקן איז יוזשאַוואַלי אַטריביאַטאַד צו דיפעראַנסיז אין די שטאַרקייט פון פּראַטעקטיוו קעראָוזשאַן פילמס דאַפּאַזיטיד אויף פאַרשידן טשאַד שטאָל מיקראָסטרוקטורעס.לאקאלע קעראָוזשאַן אין די וועלד מעטאַל (וום) און היץ-אַפעקטאַד זאָנע (האַז) איז דער הויפּט רעכט צו גאַלוואַניק יפעקץ רעכט צו דיפעראַנסיז אין צומיש זאַץ און מיקראָסטרוקטורע.באַזע מעטאַל (PM), WM און HAZ מיקראָסטרוקטוראַל קעראַקטעריסטיקס זענען ינוועסטאַגייטאַד צו פֿאַרשטיין די ווירקונג פון מיקראָסטרוקטורע אויף די קעראָוזשאַן נאַטור פון מילד שטאָל וועלדעד דזשוינץ.קעראָוזשאַן טעסץ זענען דורכגעקאָכט אין אַ 3.5% נאַקל לייזונג סאַטשערייטאַד מיט CO2 אונטער דעאָקסיגענאַטעד טנאָים אין צימער טעמפּעראַטור (20±2 °C) און ף 4.0±0.3.קעראַקטעריסטיקס פון קעראָוזשאַן נאַטור איז דורכגעקאָכט מיט עלעקטראָטשעמיקאַל מעטהאָדס פֿאַר דיטערמאַנינג די עפענען קרייַז פּאָטענציעל, פּאָטענטיאָדינאַמיק סקאַנינג און לינעאַר פּאָולעראַזיישאַן קעגנשטעל, ווי געזונט ווי גענעראַל מעטאַלאָגראַפיק קעראַקטעריסטיקס ניצן אָפּטיש מיקראָסקאָפּי.די הויפּט מאָרפאַלאַדזשיקאַל פייזאַז דיטעקטאַד זענען אַסיקולאַר פערריטע, ריטיינד אַוסטעניטע און מאַרטענסיטיק-באַיניטיק סטרוקטור אין וום.זיי זענען ווייניקער פּראָסט אין HAZ.באַטייטיק פאַרשידענע עלעקטראָטשעמיקאַל נאַטור און קעראָוזשאַן רייץ זענען געפֿונען אין PM, VM און HAZ.
די אַרבעט באדעקט דורך דעם פּרויעקט איז אַימעד צו פֿאַרבעסערן די עלעקטריקאַל עפעקטיווקייַט פון סאַבמערסיבאַל פּאַמפּס.די פאדערונגען פון די פּאָמפּע אינדוסטריע צו מאַך אין דעם ריכטונג האָבן לעצטנס געוואקסן מיט די הקדמה פון נייַע אי.יו. געסעצ - געבונג וואָס ריקווייערז די אינדוסטריע ווי אַ גאַנץ צו דערגרייכן נייַע און העכער לעוועלס פון עפעקטיווקייַט.דער פּאַפּיר אַנאַליזירט די נוצן פון אַ קאָאָלינג רעקל צו קילן די פּאָמפּע סאָלענאָיד געגנט און אָפפערס פּלאַן ימפּרווומאַנץ.אין באַזונדער, די פליסיק לויפן און היץ אַריבערפירן אין די קאָאָלינג דזשאַקיץ פון אַפּערייטינג פּאַמפּס זענען קעראַקטערייזד.ימפּרווומאַנץ אין רעקל פּלאַן וועט צושטעלן בעסער היץ אַריבערפירן צו די פּאָמפּע מאָטאָר געגנט ריזאַלטינג אין ימפּרוווד פּאָמפּע עפעקטיווקייַט בשעת רידוסינג ינדוסט שלעפּן.פֿאַר דעם אַרבעט, אַ טרוקן גרוב מאָונטעד פּאָמפּע פּרובירן סיסטעם איז צוגעגעבן צו די יגזיסטינג 250 מ 3 פּרובירן טאַנק.דאָס אַלאַוז הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט טראַקינג פון די לויפן פעלד און אַ טערמאַל בילד פון די פּאָמפּע קייסינג.די לויפן פעלד וואַלאַדייטאַד דורך CFD אַנאַליסיס אַלאַוז יקספּעראַמאַנטיישאַן, טעסטינג און פאַרגלייַך פון אָלטערנאַטיוו דיזיינז צו האַלטן אַפּערייטינג טעמפּעראַטורעס ווי נידעריק ווי מעגלעך.דער אָריגינעל פּלאַן פון די M60-4 פלאָקן פּאָמפּע וויטסטאַנד אַ מאַקסימום פונדרויסנדיק פּאָמפּע קייסינג טעמפּעראַטור פון 45 ° C און אַ מאַקסימום סטאַטאָר טעמפּעראַטור פון 90 ° C.אַנאַליסיס פון פאַרשידן מאָדעל דיזיינז ווייזט וואָס דיזיינז זענען מער נוציק פֿאַר מער עפעקטיוו סיסטעמען און וואָס זאָל ניט זיין געוויינט.אין באַזונדער, דער פּלאַן פון די ינאַגרייטיד קאָאָלינג שפּול האט קיין פֿאַרבעסערונג איבער דער אָריגינעל פּלאַן.פאַרגרעסערן די נומער פון ימפּעללער בלאַדעס פון פיר צו אַכט רידוסט די אַפּערייטינג טעמפּעראַטור געמאסטן אין די קייסינג מיט זיבן דיגריז סעלסיוס.
די קאָמבינאַציע פון ​​​​הויך מאַכט געדיכטקייַט און רידוסט ויסשטעלן צייט אין מעטאַל פּראַסעסינג רעזולטאַטן אין אַ ענדערונג אין די ייבערפלאַך מיקראָסטרוקטורע.קריגן די אָפּטימאַל קאָמבינאַציע פון ​​לאַזער פּראָצעס פּאַראַמעטערס און קאָאָלינג קורס איז קריטיש צו טשאַנגינג די קערל סטרוקטור און ימפּרוווינג די טריבאַלאַדזשיקאַל פּראָפּערטיעס אויף די מאַטעריאַל ייבערפלאַך.דער הויפּט ציל פון דעם לערנען איז געווען צו פאָרשן די ווירקונג פון שנעל פּאַלסעד לאַזער פּראַסעסינג אויף די טריבאַלאַדזשיקאַל פּראָפּערטיעס פון קאַמערשאַלי בנימצא מעטאַלליק ביאָמאַטיריאַל מאַטעריאַלס.די אַרבעט איז דעדאַקייטאַד צו לאַזער ייבערפלאַך מאָדיפיקאַטיאָן פון ומבאַפלעקט שטאָל AISI 316L און Ti-6Al-4V.א 1.5 קוו פּאַלסעד CO2 לאַזער איז געניצט צו לערנען די השפּעה פון פאַרשידן לאַזער פּראָצעס פּאַראַמעטערס און די ריזאַלטינג ייבערפלאַך מיקראָסטרוקטורע און מאָרפאָלאָגי.ניצן אַ סילינדריקאַל מוסטער ראָוטייטיד פּערפּענדיקולאַר צו די לאַזער ראַדיאַציע ריכטונג, די לאַזער ראַדיאַציע ינטענסיטי, ויסשטעלן צייט, ענערגיע פלאַקס געדיכטקייַט און דויפעק ברייט זענען וועריד.קעראַקטעריסטיקס איז דורכגעקאָכט מיט SEM, EDX, נאָדל ראַפנאַס מעזשערמאַנץ און XRD אַנאַליסיס.א ייבערפלאַך טעמפּעראַטור פאָרויסזאָגן מאָדעל איז אויך ימפּלאַמענאַד צו שטעלן די ערשט פּאַראַמעטערס פון די יקספּערמענאַל פּראָצעס.פּראָצעס מאַפּינג איז דעמאָלט געפירט אויס צו באַשטימען אַ נומער פון ספּעציפיש פּאַראַמעטערס פֿאַר לאַזער באַהאַנדלונג פון די ייבערפלאַך פון די מאָולטאַן שטאָל.עס איז אַ שטאַרק קאָראַליישאַן צווישן ילומאַנאַנס, ויסשטעלן צייט, פּראַסעסינג טיפקייַט און ראַפנאַס פון די פּראַסעסט מוסטער.געוואקסן טיפקייַט און ראַפנאַס פון מיקראָסטראַקטשעראַל ענדערונגען זענען פארבונדן מיט העכער ויסשטעלן לעוועלס און ויסשטעלן צייט.דורך אַנאַלייזינג די ראַפנאַס און טיפקייַט פון די באהאנדלט געגנט, ענערגיע פלואַנס און ייבערפלאַך טעמפּעראַטור מאָדעלס זענען געניצט צו פאָרויסזאָגן די גראַד פון מעלטינג וואָס וועט פּאַסירן אויף די ייבערפלאַך.ווי די ינטעראַקשאַן צייט פון די לאַזער שטראַל ינקריסיז, די ייבערפלאַך ראַפנאַס פון די שטאָל ינקריסיז פֿאַר פאַרשידן געלערנט דויפעק ענערגיע לעוועלס.בשעת די ייבערפלאַך סטרוקטור איז באמערקט צו ריטיין די נאָרמאַל אַליינמאַנט פון די קריסטאַלז, ענדערונגען אין קערל אָריענטירונג זענען באמערקט אין די לאַזער באהאנדלט געביטן.
אַנאַליסיס און כאַראַקטעריזיישאַן פון געוועב דרוק נאַטור און זייַן ימפּלאַקיישאַנז פֿאַר סקאַפאָולד פּלאַן
אין דעם פּרויעקט, עטלעכע פאַרשידענע סקאַפאַלד געאָמעטריעס זענען דעוועלאָפּעד און ענדלעך עלעמענט אַנאַליסיס איז געווען דורכגעקאָכט צו פֿאַרשטיין די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון די ביין סטרוקטור, זייער ראָלע אין געוועב אַנטוויקלונג און די מאַקסימום פאַרשפּרייטונג פון דרוק און שפּאַנונג אין די סקאַפאַלד.קאַמפּיוטאַד טאָמאָגראַפי (CT) סקאַנז פון טראַבעקולאַר ביין סאַמפּאַלז זענען געזאמלט אין אַדישאַן צו סקאַפאַלד סטראַקטשערז דיזיינד מיט CAD.די דיזיינז לאָזן איר צו שאַפֿן און פּרובירן פּראָוטאַטייפּס און דורכפירן FEM פון די דיזיינז.מעטשאַניקאַל מעזשערמאַנץ פון מיקראָדעפאָרמאַטיאָנס זענען דורכגעקאָכט אויף פאַבריקייטיד סקאַפאַלדז און טראַבעקולאַר ספּעסאַמאַנז פון די פעמאָראַל קאָפּ ביין און די רעזולטאַטן זענען קאַמפּערד מיט די באקומען דורך די FEA פֿאַר די זעלבע סטראַקטשערז.עס איז געמיינט אַז מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס אָפענגען אויף די דיזיינד פּאָרע פאָרעם (סטרוקטור), פּאָרע גרייס (120, 340 און 600 μם) און לאָודינג טנאָים (מיט אָדער אָן לאָודינג בלאַקס).ענדערונגען אין די פּאַראַמעטערס זענען ינוועסטאַגייטאַד פֿאַר פּאָרעז פראַמעוואָרקס פון 8 mm3, 22.7 mm3 און 1000 mm3 אין סדר צו פולשטענדיק לערנען זייער ווירקונג אויף דרוק פאַרשפּרייטונג.די רעזולטאַטן פון יקספּעראַמאַנץ און סימיאַליישאַנז ווייַזן אַז די דזשיאַמעטריק פּלאַן פון די סטרוקטור פיעסעס אַ וויכטיק ראָלע אין די פאַרשפּרייטונג פון דרוק, און הויכפּונקט די גרויס פּאָטענציעל פון די פריימווערק פּלאַן צו פֿאַרבעסערן ביין רידזשענעריישאַן.בכלל, פּאָרע גרייס איז מער וויכטיק ווי פּאָראָסיטי מדרגה אין דיטערמאַנינג די קוילעלדיק מאַקסימום דרוק מדרגה.אָבער, דער מדרגה פון פּאָראָסיטי איז אויך וויכטיק אין דיטערמאַנינג די אָסטעאָקאָנדוקטיוויטי פון סקאַפאַלד סטראַקטשערז.ווי די פּאָראָסיטי מדרגה ינקריסיז פון 30% צו 70%, די מאַקסימום דרוק ווערט ינקריסיז באטייטיק פֿאַר דער זעלביקער פּאָרע גרייס.
די פּאָרע גרייס פון די סקאַפאַלד איז אויך וויכטיק פֿאַר די פאַבריקיישאַן אופֿן.אַלע מאָדערן מעטהאָדס פון גיך פּראָוטאַטייפּ האָבן זיכער לימיטיישאַנז.כאָטש קאַנווענשאַנאַל פאַבריקיישאַן איז מער ווערסאַטאַל, מער קאָמפּליצירט און קלענערער דיזיינז זענען אָפט אוממעגלעך צו פּראָדוצירן.רובֿ פון די טעקנאַלאַדזשיז זענען דערווייַל ניט ביכולת צו סאַסטיינאַבאַל פּראָדוצירן פּאָרעס אונטער 500 μם.אזוי, די רעזולטאַטן מיט אַ פּאָרע גרייס פון 600 μm אין דעם אַרבעט זענען מערסט באַטייַטיק פֿאַר די פּראָדוקציע קייפּאַבילאַטיז פון קראַנט גיך מאַנופאַקטורינג טעקנאַלאַדזשיז.די דערלאנגט כעקסאַגאַנאַל סטרוקטור, כאָטש באַטראַכט בלויז אין איין ריכטונג, וואָלט זיין די מערסט אַניסאָטראָפּיק סטרוקטור קאַמפּערד מיט די סטראַקטשערז באזירט אויף די קוב און דרייַעק.קוביק און טרייאַנגגיאַלער סטראַקטשערז זענען לעפיערעך יסאָטראָפיק קאַמפּערד מיט כעקסאַגאַנאַל סטראַקטשערז.אַניסאָטראָפּי איז וויכטיק ווען קאַנסידערינג די אָסטעאָקאָנדוקטיוויטי פון די דיזיינד סקאַפאָולד.דרוק פאַרשפּרייטונג און עפענונג אָרט ווירקן די רימאַדאַלינג פּראָצעס, און פאַרשידענע לאָודינג טנאָים קענען טוישן די מאַקסימום דרוק ווערט און זייַן אָרט.די פּרידאַמאַנאַנט לאָודינג ריכטונג זאָל העכערן פּאָרע גרייס און פאַרשפּרייטונג צו לאָזן סעלז צו וואַקסן אין גרעסערע פּאָרעס און צושטעלן נוטריאַנץ און בנין מאַטעריאַלס.אן אנדער טשיקאַווע מסקנא פון דעם אַרבעט, דורך ונטערזוכן די פאַרשפּרייטונג פון דרוק אין די קרייַז אָפּטיילונג פון די פּילערז, איז אַז העכער דרוק וואַלועס זענען רעקאָרדעד אויף די ייבערפלאַך פון די פּילערז קאַמפּערד צו די צענטער.אין דעם אַרבעט, עס איז געוויזן אַז די פּאָרע גרייס, פּאָראָסיטי מדרגה, און לאָודינג אופֿן זענען ענג שייַכות צו די דרוק לעוועלס יקספּיריאַנסט אין די סטרוקטור.די פיינדינגז באַווייַזן די מעגלעכקייט פון שאפן סטראַט סטראַקטשערז אין וואָס דרוק לעוועלס אויף די סטראַט ייבערפלאַך קענען בייַטן צו אַ גרעסערע מאָס, וואָס קענען העכערן צעל אַטאַטשמאַנט און וווּקס.
סינטעטיש ביין פאַרטרעטער סקאַפאַלדז פאָרשלאָגן די געלעגנהייט צו ינדיווידזשואַלי שנייַדער פּראָפּערטיעס, באַקומען לימיטעד אַוויילאַבילאַטי פון מענאַדעוו און פֿאַרבעסערן אָססעאָינאַגריישאַן.ביין ינזשעניעריע יימז צו אַדרעס די ישוז דורך פּראַוויידינג הויך קוואַליטעט גראַפץ וואָס קענען זיין סאַפּלייד אין גרויס קוואַנטאַטיז.אין די אַפּלאַקיישאַנז, ביידע ינערלעך און פונדרויסנדיק סקאַפאַלד דזשיאַמאַטרי זענען פון גרויס וויכטיקייט, ווייַל זיי האָבן אַ באַטייטיק פּראַל אויף די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס, לעדוירעס און צעל פּראָוליפעריישאַן.גיך פּראָוטאַטייפּ טעכנאָלאָגיע אַלאַוז די נוצן פון ניט-נאָרמאַל מאַטעריאַלס מיט אַ געגעבן און אָפּטימיזעד דזשיאַמאַטרי, מאַניאַפאַקטשערד מיט הויך פּינטלעכקייַט.דעם פּאַפּיר יקספּלאָרז די פיייקייט פון 3 ד דרוקן טעקניקס צו פּראָדוצירן קאָמפּלעקס דזשיאַמאַטריז פון סקעלעטאַל סקאַפאַלדז ניצן בייאָוקאַמפּאַטאַבאַל קאַלסיום פאָספאַטע מאַטעריאַלס.פּרילימאַנערי שטודיום פון די פּראַפּרייאַטערי מאַטעריאַל ווייַזן אַז די פּרעדיקטעד דירעקטיאָנאַל מעטשאַניקאַל נאַטור קענען זיין אַטשיווד.פאַקטיש מעזשערמאַנץ פון די דירעקטיאָן מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון די פאַבריקייטיד סאַמפּאַלז געוויזן די זעלבע טרענדס ווי די רעזולטאַטן פון ענדלעך עלעמענט אַנאַליסיס (FEM).די אַרבעט אויך דעמאַנסטרייץ די פיזאַבילאַטי פון 3 ד דרוקן צו פּראָדוצירן געוועב ינזשעניעריע דזשיאַמאַטרי סקאַפאַלדז פון אַ בייאָוקאַמפּאַטאַבאַל קאַלסיום פאָספאַטע צעמענט.די פראַמעוואָרקס זענען געמאכט דורך דרוקן מיט אַ ייקוויאַס לייזונג פון דיסאָדיום הידראָגען פאָספאַטע אויף אַ פּודער שיכטע קאַנסיסטינג פון אַ כאָומאַדזשיניאַס געמיש פון קאַלסיום הידראָגען פאָספאַטע און קאַלסיום כיידראַקסייד.די נאַס כעמישער דעפּאַזישאַן אָפּרוף נעמט אָרט אין די פּודער בעט פון די 3 ד דרוקער.האַרט סאַמפּאַלז זענען געמאכט צו מעסטן די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון די וואָלומעטריק קאַמפּרעשאַן פון מאַניאַפאַקטשערד קאַלסיום פאָספאַטע צעמענט (קפּק).די פּאַרץ אַזוי געשאפן האָבן אַ דורכשניטלעך ילאַסטיסאַטי מאָדולוס פון 3.59 מפּאַ און אַ דורכשניטלעך קאַמפּרעסיוו שטאַרקייַט פון 0.147 מפּאַ.סינטערינג פירט צו אַ באַטייטיק פאַרגרעסערן אין קאַמפּרעשאַן פּראָפּערטיעס (E = 9.15 מפּאַ, σט = 0.483 מפּאַ), אָבער ראַדוסאַז די ספּעציפיש ייבערפלאַך געגנט פון דעם מאַטעריאַל.ווי אַ רעזולטאַט פון סינטערינג, קאַלסיום פאָספאַטע צעמענט דיקאַמפּאָוזד אין β-טריקאַלסיום פאָספאַטע (β-TCP) און הידראָקסיאַפּאַטיטע (HA), וואָס איז באשטעטיקט דורך די דאַטן פון טערמאַגראַווימעטריק און דיפערענטשאַל טערמאַל אַנאַליסיס (TGA / DTA) און X-Ray דיפראַקשאַן אַנאַליסיס ( XRD).די פּראָפּערטיעס זענען ניט גענוגיק פֿאַר ימפּלאַנץ מיט הויך לאָודיד, ווו די פארלאנגט שטאַרקייַט איז פון 1.5 צו 150 מפּאַ, און די קאַמפּרעסיוו רידזשידאַטי יקסידז 10 מפּאַ.אָבער, נאָך נאָך פּראַסעסינג, אַזאַ ווי ינפילטריישאַן מיט בייאָודאַגריידאַבאַל פּאָלימערס, קענען מאַכן די סטראַקטשערז פּאַסיק פֿאַר סטענט אַפּלאַקיישאַנז.
אָביעקטיוו: פאָרשונג אין באָדן מאַקאַניקס האט געוויזן אַז ווייבריישאַן געווענדט צו אַגגרעגאַץ רעזולטאטן אין מער עפעקטיוו פּאַרטאַקאַל אַליינמאַנט און אַ רעדוקציע אין די ענערגיע פארלאנגט צו שפּילן אויף די געמיינזאַם.אונדזער ציל איז געווען צו אַנטוויקלען אַ מעטאָד פֿאַר די פּראַל פון ווייבריישאַן אויף די ביין ימפּאַקשאַן פּראָצעס און אָפּשאַצן די ווירקונג אויף די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון ימפּאַקטיד גראַפץ.
פאַסע 1: מילינג פון 80 קעפ פון באָווין פימער ניצן אַ נאָוויאָמאַגוס ביין מיל.די גראַפץ זענען דעמאָלט געוואשן ניצן אַ פּאַלסעד סאַלין וואַשינג סיסטעם אויף אַ זיפּ טאַץ.א וויבראָ-פּראַל מיטל איז דעוועלאָפּעד, יקוויפּט מיט צוויי 15 וו דק מאָטאָרס מיט עקסצענטריש ווייץ פאַרפעסטיקט אין אַ מעטאַל צילינדער.וואַרפן אַ וואָג אויף עס פון אַ געגעבן הייך 72 מאל צו רעפּראָדוצירן דעם פּראָצעס פון היטטינג אַ ביין.די ווייבריישאַן אָפטקייַט קייט געמאסטן מיט אַ אַקסעלעראַמאַטער אינסטאַלירן אין די ווייבריישאַן קאַמער איז טעסטעד.יעדער שערן פּראָבע איז דעמאָלט ריפּיטיד ביי פיר פאַרשידענע נאָרמאַל לאָודז צו באַקומען אַ סעריע פון ​​דרוק-שפּאַנונג קורוועס.Mohr-Coulomb דורכפאַל ענוואַלאָופּס זענען קאַנסטראַקטאַד פֿאַר יעדער פּראָבע, פֿון וואָס שערן שטאַרקייַט און בלאַקינג וואַלועס זענען דערייווד.
פאַסע 2: איבערחזרן דעם עקספּערימענט דורך אַדינג בלוט צו רעפּלאַקייט די רייַך סוויווע געפּלאָנטערט אין כירורגיש סעטטינגס.
סטאַגע 1: גראַפץ מיט געוואקסן ווייבריישאַן אין אַלע פריקוואַנסיז פון ווייבריישאַן געוויזן העכער שערן שטאַרקייַט קאַמפּערד מיט פּראַל אָן ווייבריישאַן.ווייבריישאַן אין אַ אָפטקייַט פון 60 הז געוויזן די גרעסטע ווירקונג און איז געווען באַטייַטיק.
סטאַגע 2: גראַפטינג מיט נאָך וויבראַטאָרי פּראַל אין סאַטשערייטאַד אַגגרעגאַץ געוויזן נידעריקער שערן שטאַרקייַט פֿאַר אַלע נאָרמאַל קאַמפּרעסיוו לאָודז ווי פּראַל אָן ווייבריישאַן.
מסקנא: די פּרינסאַפּאַלז פון יידל ינזשעניעריע זענען אָנווענדלעך צו די ימפּלאַנטיישאַן פון די ימפּלאַנטיד ביין.אין טרוקן אַגגרעגאַץ, די אַדישאַן פון ווייבריישאַן קענען פֿאַרבעסערן די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון די פּראַל פּאַרטיקאַלז.אין אונדזער סיסטעם, די אָפּטימאַל ווייבריישאַן אָפטקייַט איז 60 הז.אין סאַטשערייטאַד אַגגרעגאַץ, אַ פאַרגרעסערן אין ווייבריישאַן אַדווערסלי אַפעקץ די שערן שטאַרקייַט פון די געמיינזאַם.דעם קענען זיין דערקלערט דורך די ליקוואַפאַקיישאַן פּראָצעס.
דער ציל פון דעם אַרבעט איז געווען צו פּלאַן, בויען און פּרובירן אַ סיסטעם וואָס קענען שטערן די סאַבדזשעקץ שטייענדיק אויף עס, צו אַססעסס זייער פיייקייט צו ריספּאַנד צו די ענדערונגען.דאס קען ווערן געטאן דורך שנעל טילטינג די ייבערפלאַך אויף וואָס דער מענטש איז שטייענדיק און דעמאָלט צוריקקומען עס צו אַ האָריזאָנטאַל שטעלע.פון דעם איז מעגלעך צו באַשליסן צי די סאַבדזשעקץ זענען ביכולת צו האַלטן אַ שטאַט פון יקוואַליבריאַם און ווי לאַנג עס גענומען זיי צו ומקערן דעם שטאַט פון יקוואַליבריאַם.דעם שטאַט פון יקוואַליבריאַם וועט זיין באשלאסן דורך מעסטן די פּאָסטאַל השפּעה פון די ונטערטעניק.זייער נאַטירלעך פּאָסטוראַל סוויי איז געמאסטן מיט אַ פֿיס דרוק פּראָפיל טאַפליע צו באַשליסן ווי פיל די סוויי איז געווען בעשאַס די פּראָבע.די סיסטעם איז אויך דיזיינד צו זיין מער ווערסאַטאַל און אַפאָרדאַבאַל ווי דערווייַל קאמערשעל בנימצא ווייַל, כאָטש די מאשינען זענען וויכטיק פֿאַר פאָרשונג, זיי זענען איצט נישט וויידלי געניצט ווייַל פון זייער הויך פּרייַז.די ניי דעוועלאָפּעד סיסטעם דערלאנגט אין דעם אַרטיקל איז געניצט צו אַריבערפירן פּראָבע אַבדזשעקץ ווייינג אַרויף צו 100 קג.
אין דעם אַרבעט, זעקס לאַבאָראַטאָריע יקספּעראַמאַנץ אין ינזשעניעריע און פיזיש ססיענסעס זענען דיזיינד צו פֿאַרבעסערן די לערנען פּראָצעס פֿאַר סטודענטן.דאָס איז אַטשיווד דורך ינסטאָלינג און קריייטינג ווירטואַל ינסטראַמאַנץ פֿאַר די יקספּעראַמאַנץ.די נוצן פון ווירטואַל ינסטראַמאַנץ איז גלייך קאַמפּערד מיט טראדיציאנעלן לאַבאָראַטאָריע לערנען מעטהאָדס, און די יקער פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון ביידע אַפּראָוטשיז איז דיסקאַסט.פרייַערדיק אַרבעט ניצן קאָמפּיוטער-אַססיסטעד לערנען (CBL) אין ענלעך פּראַדזשעקס שייַכות צו דעם אַרבעט איז געניצט צו אָפּשאַצן עטלעכע פון ​​די בענעפיץ פון ווירטואַל ינסטראַמאַנץ, ספּעציעל די שייַכות צו געוואקסן תּלמיד אינטערעס, זכּרון ריטענשאַן, קאַמפּריכענשאַן און לעסאָף לאַב ריפּאָרטינג..פֿאַרבונדענע בענעפיץ.די ווירטואַל עקספּערימענט דיסקאַסט אין דעם לערנען איז אַ ריווייזד ווערסיע פון ​​​​די טראדיציאנעלן נוסח עקספּערימענט און אַזוי גיט אַ דירעקט פאַרגלייַך פון די נייַע CBL טעכניק מיט די טראדיציאנעלן נוסח לאַב.עס איז קיין קאַנסעפּטשואַל חילוק צווישן די צוויי ווערסיעס פון דער עקספּערימענט, דער בלויז חילוק איז אין די וועג עס איז דערלאנגט.די יפעקטיוונאַס פון די CBL מעטהאָדס איז אַססעססעד דורך אַבזערווינג די פאָרשטעלונג פון סטודענטן ניצן די ווירטואַל קיילע קאַמפּערד מיט אנדערע סטודענטן אין דער זעלביקער קלאַס פּערפאָרמינג די טראדיציאנעלן יקספּערמענאַל מאָדע.אַלע סטודענטן זענען אַססעססעד דורך פאָרלייגן ריפּאָרץ, קייפל ברירה פֿראגן שייַכות צו זייער יקספּעראַמאַנץ און אַנקעטע.די רעזולטאַטן פון דעם לערנען זענען אויך קאַמפּערד מיט אנדערע פֿאַרבונדענע שטודיום אין די פעלד פון CBL.