El objetivo de este trabajo es desarrollar un proceso de procesamiento láser automatizado con alta precisión dimensional y costos de proceso predeterminados.Este trabajo incluye el análisis de modelos de predicción de tamaño y costos para la fabricación con láser de microcanales internos de Nd:YVO4 en PMMA y el procesamiento con láser interno de policarbonato para la fabricación de dispositivos de microfluidos.Para lograr los objetivos del proyecto, ANN y DoE compararon el tamaño y el costo de los sistemas láser de CO2 y Nd:YVO4.Se implementa una implementación completa de control de retroalimentación con precisión submicrónica de posicionamiento lineal con retroalimentación del codificador.En particular, la automatización de la radiación láser y el posicionamiento de muestras está controlada por FPGA.El conocimiento profundo de los procedimientos operativos y el software del sistema Nd:YVO4 permitió reemplazar la unidad de control con un controlador de automatización programable (PAC) Compact-Rio, lo que se logró en el paso de posicionamiento 3D de retroalimentación de alta resolución de los codificadores submicrónicos de control de código de LabVIEW. .La automatización completa de este proceso en código LabVIEW está en desarrollo.El trabajo actual y futuro incluye mediciones de exactitud dimensional, precisión y reproducibilidad de sistemas de diseño, y la optimización relacionada de la geometría de microcanales para la fabricación de dispositivos en un chip de microfluidos y de laboratorio para aplicaciones químicas/analíticas y ciencias de separación.
Numerosas aplicaciones de piezas moldeadas de metal semiduro (SSM) requieren excelentes propiedades mecánicas.Las propiedades mecánicas sobresalientes, como la resistencia al desgaste, la alta resistencia y la rigidez, dependen de las características de la microestructura creadas por el tamaño de grano ultrafino.Este tamaño de grano depende normalmente de la procesabilidad óptima del SSM.Sin embargo, las piezas fundidas de SSM a menudo contienen porosidad residual, lo que es extremadamente perjudicial para el rendimiento.En este trabajo se explorarán los importantes procesos de moldeo de metales semiduros para obtener piezas de mayor calidad.Estas piezas deben tener una porosidad reducida y características microestructurales mejoradas, incluido un tamaño de grano ultrafino y una distribución uniforme de los precipitados endurecidos y la composición de microelementos de aleación.En particular, se analizará la influencia del método de pretratamiento tiempo-temperatura en el desarrollo de la microestructura deseada.Se investigarán las propiedades resultantes de la mejora de la masa, como aumentos de resistencia, dureza y rigidez.
Este trabajo es un estudio de la modificación láser de la superficie del acero para herramientas H13 utilizando un modo de procesamiento con láser pulsado.El plan de selección experimental inicial llevado a cabo dio como resultado un plan detallado más optimizado.Se utiliza un láser de dióxido de carbono (CO2) con una longitud de onda de 10,6 µm.En el plan experimental del estudio se utilizaron puntos láser de tres tamaños diferentes: 0,4, 0,2 y 0,09 mm de diámetro.Otros parámetros controlables son la potencia máxima del láser, la frecuencia de repetición del pulso y la superposición del pulso.El gas argón a una presión de 0,1 MPa ayuda constantemente al procesamiento con láser.La muestra H13 se hizo rugosa y se grabó químicamente antes del procesamiento para aumentar la absortividad de la superficie en la longitud de onda del láser de CO2.Se prepararon muestras tratadas con láser para estudios metalográficos y se caracterizaron sus propiedades físicas y mecánicas.Se realizaron estudios metalográficos y análisis de la composición química mediante microscopía electrónica de barrido en combinación con espectrometría de rayos X de energía dispersiva.La detección de cristalinidad y fase de la superficie modificada se realizó utilizando un sistema XRD con radiación Cu Kα y una longitud de onda de 1,54 Å.El perfil de la superficie se mide mediante un sistema de perfilado con lápiz.Las propiedades de dureza de las superficies modificadas se midieron mediante microindentación de diamante Vickers.La influencia de la rugosidad de la superficie sobre las propiedades de fatiga de las superficies modificadas se estudió utilizando un sistema de fatiga térmica especialmente fabricado.Se ha observado que es posible obtener granos superficiales modificados con tamaños ultrafinos inferiores a 500 nm.Se logró una profundidad de superficie mejorada en el rango de 35 a 150 µm en muestras H13 tratadas con láser.La cristalinidad de la superficie H13 modificada se reduce significativamente, lo que se asocia con una distribución aleatoria de cristalitos después del tratamiento con láser.La rugosidad superficial promedio mínima corregida de H13 Ra es de 1,9 µm.Otro descubrimiento importante es que la dureza de la superficie H13 modificada oscila entre 728 y 905 HV0,1 con diferentes configuraciones del láser.Se estableció una relación entre los resultados de la simulación térmica (velocidades de calentamiento y enfriamiento) y los resultados de dureza para comprender mejor el efecto de los parámetros del láser.Estos resultados son importantes para el desarrollo de métodos de endurecimiento de superficies para mejorar la resistencia al desgaste y los recubrimientos de protección térmica.
Propiedades de impacto paramétricas de pelotas deportivas sólidas para desarrollar núcleos típicos para GAA sliotar
El objetivo principal de este estudio es caracterizar el comportamiento dinámico del núcleo de sliotar tras el impacto.Las características viscoelásticas de la pelota se realizaron para una variedad de velocidades de impacto.Las esferas poliméricas modernas son sensibles a la tasa de deformación, mientras que las esferas tradicionales de múltiples componentes dependen de la deformación.La respuesta viscoelástica no lineal está definida por dos valores de rigidez: rigidez inicial y rigidez aparente.Las pelotas tradicionales son 2,5 veces más rígidas que las modernas, dependiendo de la velocidad.La tasa más rápida de aumento de la rigidez de las bolas convencionales da como resultado un COR versus velocidad más no lineal en comparación con las bolas modernas.Los resultados de rigidez dinámica muestran una aplicabilidad limitada de los ensayos cuasiestáticos y las ecuaciones de la teoría del resorte.Un análisis del comportamiento de la deformación esférica muestra que el desplazamiento del centro de gravedad y la compresión diametral no son consistentes para todos los tipos de esferas.A través de extensos experimentos de creación de prototipos, se investigó el efecto de las condiciones de fabricación en el rendimiento de la pelota.Los parámetros de producción de temperatura, presión y composición del material variaron para producir una variedad de bolas.La dureza del polímero afecta a la rigidez pero no a la disipación de energía, aumentando la rigidez aumenta la rigidez de la pelota.Los aditivos nucleantes afectan la reactividad de la bola, un aumento en la cantidad de aditivos conduce a una disminución en la reactividad de la bola, pero este efecto es sensible al grado del polímero.Se realizó un análisis numérico utilizando tres modelos matemáticos para simular la respuesta de la pelota al impacto.El primer modelo demostró ser capaz de reproducir el comportamiento de la pelota sólo de forma limitada, aunque anteriormente se había utilizado con éxito en otros tipos de pelotas.El segundo modelo mostró una representación razonable de la respuesta al impacto de la pelota que generalmente era aplicable a todos los tipos de pelotas probadas, pero la precisión de la predicción de la respuesta de fuerza-desplazamiento no fue tan alta como se requeriría para una implementación a gran escala.El tercer modelo mostró una precisión significativamente mayor al simular la respuesta del balón.Los valores de fuerza generados por el modelo para este modelo son 95% consistentes con los datos experimentales.
Este trabajo logró dos objetivos principales.Uno es el diseño y fabricación de un viscosímetro capilar de alta temperatura y el segundo es la simulación de flujo de metal semisólido para ayudar en el diseño y proporcionar datos con fines de comparación.Se construyó y utilizó un viscosímetro capilar de alta temperatura para las pruebas iniciales.El dispositivo se utilizará para medir la viscosidad de metales semiduros en condiciones de altas temperaturas y velocidades de corte similares a las utilizadas en la industria.El viscosímetro capilar es un sistema de punto único que puede calcular la viscosidad midiendo el flujo y la caída de presión a través del capilar, ya que la viscosidad es directamente proporcional a la caída de presión e inversamente proporcional al flujo.Los criterios de diseño incluyen requisitos para temperaturas bien controladas de hasta 800 °C, velocidades de corte de inyección superiores a 10 000 s-1 y perfiles de inyección controlados.Se desarrolló un modelo teórico bidimensional de dos fases dependiente del tiempo utilizando el software FLUENT para dinámica de fluidos computacional (CFD).Esto se ha utilizado para evaluar la viscosidad de metales semisólidos cuando pasan a través de un viscosímetro capilar diseñado a velocidades de inyección de 0,075, 0,5 y 1 m/s.También se investigó el efecto de una fracción de sólidos metálicos (fs) de 0,25 a 0,50.Para la ecuación de viscosidad de ley de potencia utilizada para desarrollar el modelo Fluent, se observó una fuerte correlación entre estos parámetros y la viscosidad resultante.
Este artículo investiga el efecto de los parámetros del proceso en la producción de compuestos de matriz metálica (MMC) de Al-SiC en un proceso de compostaje por lotes.Los parámetros del proceso estudiados incluyeron la velocidad del agitador, el tiempo del agitador, la geometría del agitador, la posición del agitador y la temperatura del líquido metálico (viscosidad).Se realizaron simulaciones visuales a temperatura ambiente (25 ± C), simulaciones por computadora y pruebas de verificación para la producción de MMC Al-SiC.En simulaciones visuales y por computadora, se utilizó agua y glicerina/agua para representar el aluminio líquido y semisólido, respectivamente.Se investigaron los efectos de viscosidades de 1, 300, 500, 800 y 1000 mPa·s y velocidades de agitación de 50, 100, 150, 200, 250 y 300 rpm.10 rollos por pieza.En las pruebas de visualización y cálculo se utilizaron % de partículas de SiC reforzadas, similares a las utilizadas en el MMK de aluminio.Las pruebas de imagen se llevaron a cabo en vasos de vidrio transparente.Las simulaciones computacionales se realizaron utilizando Fluent (programa CFD) y el paquete opcional MixSim.Esto incluye la simulación dependiente del tiempo multifásica axisimétrica en 2D de rutas de producción utilizando el modelo euleriano (granular).Se ha establecido la dependencia del tiempo de dispersión de las partículas, el tiempo de sedimentación y la altura del vórtice de la geometría de la mezcla y de la velocidad de rotación del agitador.Para un agitador con paletas planas, se ha descubierto que un ángulo de paleta de 60 grados es más adecuado para obtener rápidamente una dispersión uniforme de partículas.Como resultado de estas pruebas, se encontró que para obtener una distribución uniforme de SiC, la velocidad de agitación fue de 150 rpm para el sistema agua-SiC y de 300 rpm para el sistema glicerol/agua-SiC.Se descubrió que aumentar la viscosidad de 1 mPa·s (para metal líquido) a 300 mPa·s (para metal semisólido) tenía un gran impacto en la dispersión y el tiempo de deposición del SiC.Sin embargo, un nuevo aumento de 300 mPa·s a 1000 mPa·s tiene poco efecto sobre este tiempo.Una parte importante de este trabajo incluyó el diseño, construcción y validación de una máquina de fundición de endurecimiento rápido dedicada a este método de tratamiento a alta temperatura.La máquina consta de un agitador con cuatro palas planas en un ángulo de 60 grados y un crisol en una cámara de horno con calentamiento resistivo.La instalación incluye un actuador que apaga rápidamente la mezcla procesada.Este equipo se utiliza para la producción de materiales compuestos de Al-SiC.En general, se encontró una buena concordancia entre la visualización, el cálculo y los resultados de las pruebas experimentales.
Hay muchas técnicas diferentes de creación rápida de prototipos (RP) que se han desarrollado para uso a gran escala principalmente en la última década.Los sistemas de creación rápida de prototipos disponibles comercialmente en la actualidad utilizan una variedad de tecnologías que utilizan papel, cera, resinas fotopolimerizables, polímeros y nuevos polvos metálicos.El proyecto incluyó un método de creación rápida de prototipos, el Modelado por Deposición Fundida, comercializado por primera vez en 1991. En este trabajo se desarrolló y utilizó una nueva versión del sistema de modelado por superficie utilizando cera.Este proyecto describe el diseño básico del sistema y el método de deposición de cera.Las máquinas FDM crean piezas extruyendo material semifundido sobre una plataforma en un patrón predeterminado a través de boquillas calentadas.La boquilla de extrusión está montada sobre una mesa XY controlada por un sistema informático.En combinación con el control automático del mecanismo del émbolo y la posición del depositante, se producen modelos precisos.Se apilan capas individuales de cera una encima de otra para crear objetos 2D y 3D.También se han analizado las propiedades de la cera para optimizar el proceso de producción de los modelos.Estos incluyen la temperatura de transición de fase de la cera, la viscosidad de la cera y la forma de la gota de cera durante el procesamiento.
Durante los últimos cinco años, los equipos de investigación del Clúster Científico de la División de la Universidad de la Ciudad de Dublín han desarrollado dos procesos de micromecanizado láser que pueden crear canales y vóxeles con una resolución reproducible a escala micrométrica.El objetivo de este trabajo es el uso de materiales personalizados para aislar biomoléculas objetivo.El trabajo preliminar demuestra que se pueden crear nuevas morfologías de mezcla capilar y canales de superficie para mejorar las capacidades de separación.Este trabajo se centrará en la aplicación de herramientas de micromecanizado disponibles para diseñar geometrías de superficie y canales que proporcionarán una mejor separación y caracterización de sistemas biológicos.La aplicación de estos sistemas seguirá el enfoque de laboratorio en un chip con fines de biodiagnóstico.Los dispositivos fabricados con esta tecnología desarrollada se utilizarán en el laboratorio de microfluidos del proyecto en un chip.El objetivo del proyecto es utilizar técnicas de diseño experimental, optimización y simulación para proporcionar una relación directa entre los parámetros de procesamiento láser y las características de los canales a micro y nanoescala, y utilizar esta información para mejorar los canales de separación en estas microtecnologías.Los resultados específicos del trabajo incluyen: diseño de canales y morfología de superficies para mejorar la ciencia de separación;etapas monolíticas de bombeo y extracción en chips integrados;Separación de biomoléculas objetivo seleccionadas y extraídas en chips integrados.
Generación y control de gradientes de temperatura temporales y perfiles longitudinales a lo largo de columnas LC capilares utilizando matrices Peltier y termografía infrarroja.
Se ha desarrollado una nueva plataforma de contacto directo para el control preciso de la temperatura de columnas capilares basada en el uso de células Peltier termoeléctricas controladas individualmente y dispuestas en serie.La plataforma proporciona un control rápido de la temperatura para columnas capilares y micro LC y permite la programación simultánea de temperaturas temporales y espaciales.La plataforma opera en un rango de temperatura de 15 a 200 °C con una velocidad de rampa de aproximadamente 400 °C/min para cada una de las 10 celdas Peltier alineadas.El sistema ha sido evaluado para varios modos de medición no estándar basados en capilares, como la aplicación directa de gradientes de temperatura con perfiles lineales y no lineales, incluidos gradientes de temperatura de columna estática y gradientes de temperatura temporales, gradientes precisos de temperatura controlada, monolíticos capilares polimerizados. fases estacionarias y fabricación de fases monolíticas en canales de microfluidos (en un chip).El instrumento se puede utilizar con sistemas de cromatografía estándar y en columna.
Enfoque electrohidrodinámico en un dispositivo de microfluidos plano bidimensional para la preconcentración de pequeños analitos
Este trabajo incluye enfoque electrohidrodinámico (EHDF) y transferencia de fotones para ayudar en el desarrollo del preenriquecimiento y la identificación de especies.EHDF es un método de enfoque con equilibrio iónico basado en el establecimiento de un equilibrio entre las fuerzas hidrodinámicas y eléctricas, en el que los iones de interés se vuelven estacionarios.Este estudio presenta un método novedoso que utiliza un dispositivo de microfluidos planar de espacio plano 2D abierto en lugar del sistema de microcanales convencional.Estos dispositivos pueden preconcentrar grandes cantidades de sustancias y son relativamente fáciles de fabricar.Este estudio presenta los resultados de una simulación recientemente desarrollada utilizando COMSOL Multiphysics® 3.5a.Los resultados de estos modelos se compararon con resultados experimentales para probar las geometrías de flujo identificadas y las áreas de alta concentración.El modelo numérico de microfluidos desarrollado se comparó con experimentos publicados anteriormente y los resultados fueron muy consistentes.A partir de estas simulaciones, se investigó un nuevo tipo de barco que proporcionara condiciones óptimas para la EHDF.Los resultados experimentales con el chip superaron el rendimiento del modelo.En los chips de microfluidos fabricados, se observó un nuevo modo, llamado EGDP lateral, cuando la sustancia en estudio se enfocaba perpendicular al voltaje aplicado.Porque la detección y la obtención de imágenes son aspectos clave de estos sistemas de identificación de especies y preenriquecimiento.Se presentan modelos numéricos y verificación experimental de la propagación de la luz y la distribución de la intensidad de la luz en sistemas de microfluidos bidimensionales.El modelo numérico desarrollado de propagación de la luz se verificó con éxito experimentalmente tanto en términos de la trayectoria real de la luz a través del sistema como en términos de distribución de intensidad, lo que arrojó resultados que pueden ser de interés para optimizar los sistemas de fotopolimerización, así como para los sistemas de detección óptica. utilizando capilares..
Dependiendo de la geometría, las microestructuras se pueden utilizar en telecomunicaciones, microfluidos, microsensores, almacenamiento de datos, corte de vidrio y marcado decorativo.En este trabajo, se investigó la relación entre la configuración de los parámetros del sistema láser Nd:YVO4 y CO2 y el tamaño y morfología de las microestructuras.Los parámetros estudiados del sistema láser incluyen potencia P, tasa de repetición de pulso PRF, número de pulsos N y tasa de escaneo U. Las dimensiones de salida medidas incluyen diámetros de vóxel equivalentes, así como el ancho, la profundidad y la rugosidad de la superficie del microcanal.Se desarrolló un sistema de micromecanizado 3D utilizando un láser Nd:YVO4 (2,5 W, 1,604 µm, 80 ns) para fabricar microestructuras dentro de muestras de policarbonato.Los vóxeles microestructurales tienen un diámetro de 48 a 181 µm.El sistema también proporciona un enfoque preciso mediante el uso de objetivos de microscopio para crear vóxeles más pequeños en el rango de 5 a 10 µm en muestras de vidrio sodocálcico, sílice fundida y zafiro.Se utilizó un láser de CO2 (1,5 kW, 10,6 µm, duración mínima del pulso 26 µs) para crear microcanales en las muestras de vidrio sodocálcico.La forma de la sección transversal de los microcanales varió ampliamente entre ranuras en V, ranuras en U y sitios de ablación superficial.Los tamaños de los microcanales también varían mucho: de 81 a 365 µm de ancho, de 3 a 379 µm de profundidad y la rugosidad de la superficie de 2 a 13 µm, según la instalación.Los tamaños de los microcanales se examinaron de acuerdo con los parámetros de procesamiento láser utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM) y el diseño de experimentos (DOE).Los resultados recopilados se utilizaron para estudiar el efecto de los parámetros del proceso sobre la tasa de ablación volumétrica y masiva.Además, se ha desarrollado un modelo matemático de proceso térmico para ayudar a comprender el proceso y permitir predecir la topología del canal antes de la fabricación real.
La industria de la metrología siempre está buscando nuevas formas de explorar y digitalizar la topografía de superficies con precisión y rapidez, incluido el cálculo de parámetros de rugosidad de la superficie y la creación de nubes de puntos (conjuntos de puntos tridimensionales que describen una o más superficies) para modelado o ingeniería inversa.Existen sistemas y los sistemas ópticos han ganado popularidad durante la última década, pero la mayoría de los perfiladores ópticos son costosos de comprar y mantener.Dependiendo del tipo de sistema, los perfiladores ópticos también pueden ser difíciles de diseñar y su fragilidad puede no ser adecuada para la mayoría de las aplicaciones de talleres o fábricas.Este proyecto cubre el desarrollo de un perfilador utilizando los principios de triangulación óptica.El sistema desarrollado tiene un área de mesa de escaneo de 200 x 120 mm y un rango de medición vertical de 5 mm.La posición del sensor láser sobre la superficie objetivo también se puede ajustar en 15 mm.Se desarrolló un programa de control para el escaneo automático de piezas y áreas de superficie seleccionadas por el usuario.Este nuevo sistema se caracteriza por la precisión dimensional.El error máximo del coseno medido del sistema es 0,07°.La precisión dinámica del sistema se mide en 2 µm en el eje Z (altura) y aproximadamente 10 µm en los ejes X e Y.La relación de tamaño entre las piezas escaneadas (monedas, tornillos, arandelas y matrices de lentes de fibra) fue buena.También se analizarán las pruebas del sistema, incluidas las limitaciones del generador de perfiles y las posibles mejoras del sistema.
El objetivo de este proyecto es desarrollar y caracterizar un nuevo sistema óptico en línea de alta velocidad para la inspección de defectos superficiales.El sistema de control se basa en el principio de triangulación óptica y proporciona un método sin contacto para determinar el perfil tridimensional de superficies difusas.Los componentes principales del sistema de desarrollo incluyen un láser de diodo, una cámara CMOS CCf15 y dos servomotores controlados por PC.El movimiento de las muestras, la captura de imágenes y el perfilado de superficies 3D se programan en el software LabView.La verificación de los datos capturados se puede facilitar creando un programa para la representación virtual de una superficie escaneada en 3D y calculando los parámetros de rugosidad de la superficie requeridos.Se utilizan servomotores para mover la muestra en las direcciones X e Y con una resolución de 0,05 µm.El perfilador de superficies en línea sin contacto desarrollado puede realizar escaneos rápidos e inspecciones de superficies de alta resolución.El sistema desarrollado se utiliza con éxito para crear perfiles de superficie 2D automáticos, perfiles de superficie 3D y mediciones de rugosidad de superficies en la superficie de diversos materiales de muestra.El equipo de inspección automatizado tiene un área de escaneo XY de 12 x 12 mm.Para caracterizar y calibrar el sistema de perfilado desarrollado, el perfil de superficie medido por el sistema se comparó con la misma superficie medida utilizando un microscopio óptico, microscopio binocular, AFM y Mitutoyo Surftest-402.
Los requisitos de calidad de los productos y de los materiales utilizados en ellos son cada vez más exigentes.La solución a muchos problemas de control de calidad visual (QA) es el uso de sistemas automatizados de inspección de superficies en tiempo real.Esto requiere una calidad uniforme del producto con un alto rendimiento.Por ello, se necesitan sistemas que sean 100% capaces de probar materiales y superficies en tiempo real.Para lograr este objetivo, la combinación de tecnología láser y tecnología de control por computadora proporciona una solución eficaz.En este trabajo se desarrolló un sistema de escaneo láser sin contacto de alta velocidad, bajo costo y alta precisión.El sistema es capaz de medir el espesor de objetos sólidos opacos utilizando el principio de triangulación óptica láser.El sistema desarrollado garantiza la precisión y reproducibilidad de las mediciones a nivel micrométrico.
El objetivo de este proyecto es diseñar y desarrollar un sistema de inspección láser para la detección de defectos superficiales y evaluar su potencial para aplicaciones en línea de alta velocidad.Los componentes principales del sistema de detección son un módulo de diodo láser como fuente de iluminación, una cámara de acceso aleatorio CMOS como unidad de detección y una etapa de traducción XYZ.Se desarrollaron algoritmos para analizar datos obtenidos al escanear varias superficies de muestras.El sistema de control se basa en el principio de triangulación óptica.El rayo láser incide oblicuamente sobre la superficie de la muestra.La diferencia de altura de la superficie se toma entonces como el movimiento horizontal del punto láser sobre la superficie de la muestra.Esto permite tomar medidas de altura mediante el método de triangulación.El sistema de detección desarrollado se calibra primero para obtener un factor de conversión que reflejará la relación entre el desplazamiento del punto medido por el sensor y el desplazamiento vertical de la superficie.Los experimentos se llevaron a cabo en diferentes superficies de los materiales de muestra: latón, aluminio y acero inoxidable.El sistema desarrollado es capaz de generar con precisión un mapa topográfico 3D de los defectos que ocurren durante la operación.Se logró una resolución espacial de aproximadamente 70 µm y una resolución de profundidad de 60 µm.El rendimiento del sistema también se verifica midiendo la precisión de las distancias medidas.
Los sistemas de escaneo láser de fibra de alta velocidad se utilizan en entornos de fabricación industrial automatizados para detectar defectos en las superficies.Los métodos más modernos para detectar defectos superficiales incluyen el uso de fibras ópticas para la iluminación y la detección de componentes.Esta tesis incluye el diseño y desarrollo de un nuevo sistema optoelectrónico de alta velocidad.En este artículo se investigan dos fuentes de LED: los LED (diodos emisores de luz) y los diodos láser.Una fila de cinco diodos emisores y cinco fotodiodos receptores se encuentra uno frente al otro.La recolección de datos es controlada y analizada por una PC usando el software LabVIEW.El sistema se utiliza para medir las dimensiones de defectos superficiales como agujeros (1 mm), agujeros ciegos (2 mm) y muescas en diversos materiales.Los resultados muestran que, si bien el sistema está diseñado principalmente para escaneo 2D, también puede funcionar como un sistema de imágenes 3D limitado.El sistema también demostró que todos los materiales metálicos estudiados eran capaces de reflejar señales infrarrojas.Un método recientemente desarrollado que utiliza una serie de fibras inclinadas permite que el sistema alcance una resolución ajustable con una resolución máxima del sistema de aproximadamente 100 µm (diámetro de la fibra de recolección).El sistema se ha utilizado con éxito para medir el perfil de la superficie, la rugosidad de la superficie, el espesor y la reflectividad de diversos materiales.Con este sistema se pueden probar aluminio, acero inoxidable, latón, cobre, tuffnol y policarbonato.Las ventajas de este nuevo sistema son una detección más rápida, menor costo, menor tamaño, mayor resolución y flexibilidad.
Diseñar, construir y probar nuevos sistemas para integrar e implementar nuevas tecnologías de sensores ambientales.Particularmente adecuado para aplicaciones de monitoreo de bacterias fecales.
Modificación de la estructura micronano de los paneles solares fotovoltaicos de silicio para mejorar el suministro de energía
Uno de los principales desafíos de ingeniería que enfrenta la sociedad global hoy en día es el suministro de energía sostenible.Es hora de que la sociedad empiece a depender en gran medida de las fuentes de energía renovables.El sol proporciona a la Tierra energía gratuita, pero los métodos modernos de utilizar esta energía en forma de electricidad tienen algunas limitaciones.En el caso de las células fotovoltaicas, el principal problema es la insuficiente eficiencia a la hora de captar la energía solar.El micromecanizado láser se utiliza comúnmente para crear interconexiones entre capas activas fotovoltaicas, como sustratos de vidrio, silicio hidrogenado y capas de óxido de zinc.También se sabe que se puede obtener más energía aumentando la superficie de una célula solar, por ejemplo mediante micromecanizado.Se ha demostrado que los detalles del perfil de la superficie a nanoescala afectan la eficiencia de absorción de energía de las células solares.El propósito de este artículo es investigar los beneficios de adaptar estructuras de células solares a micro, nanoescala y mesoescala para proporcionar mayor potencia.Variar los parámetros tecnológicos de dichas microestructuras y nanoestructuras permitirá estudiar su influencia en la topología de la superficie.Se probarán las células para determinar la energía que producen cuando se exponen a niveles de luz electromagnética controlados experimentalmente.Se establecerá una relación directa entre la eficiencia celular y la textura de la superficie.
Los compuestos de matriz metálica (MMC) se están convirtiendo rápidamente en los principales candidatos para el papel de los materiales estructurales en ingeniería y electrónica.Aluminio (Al) y cobre (Cu) reforzados con SiC debido a sus excelentes propiedades térmicas (por ejemplo, bajo coeficiente de expansión térmica (CTE), alta conductividad térmica) y propiedades mecánicas mejoradas (por ejemplo, mayor resistencia específica, mejor rendimiento).Es ampliamente utilizado en diversas industrias por su resistencia al desgaste y módulo específico.Recientemente, estas MMC con alto contenido de cerámica se han convertido en otra tendencia para aplicaciones de control de temperatura en paquetes electrónicos.Normalmente, en los paquetes de dispositivos de potencia, se utiliza aluminio (Al) o cobre (Cu) como disipador de calor o placa base para conectarse al sustrato cerámico que transporta el chip y las estructuras de pines asociadas.La gran diferencia en el coeficiente de expansión térmica (CTE) entre cerámica y aluminio o cobre es desventajosa porque reduce la confiabilidad del paquete y también limita el tamaño del sustrato cerámico que se puede unir al sustrato.
Dada esta deficiencia, ahora es posible desarrollar, investigar y caracterizar nuevos materiales que cumplan con estos requisitos para materiales térmicamente mejorados.Con propiedades mejoradas de conductividad térmica y coeficiente de expansión térmica (CTE), MMC CuSiC y AlSiC son ahora soluciones viables para embalajes de productos electrónicos.Este trabajo evaluará las propiedades termofísicas únicas de estos MMC y sus posibles aplicaciones para la gestión térmica de paquetes electrónicos.
Las compañías petroleras experimentan una corrosión significativa en la zona de soldadura de los sistemas de la industria del petróleo y el gas fabricados con aceros al carbono y de baja aleación.En ambientes que contienen CO2, el daño por corrosión generalmente se atribuye a diferencias en la resistencia de las películas protectoras contra la corrosión depositadas en varias microestructuras de acero al carbono.La corrosión local en el metal de soldadura (WM) y la zona afectada por el calor (HAZ) se debe principalmente a efectos galvánicos debido a diferencias en la composición y microestructura de la aleación.Se investigaron las características microestructurales del metal base (PM), WM y HAZ para comprender el efecto de la microestructura en el comportamiento de corrosión de uniones soldadas de acero dulce.Las pruebas de corrosión se llevaron a cabo en una solución de NaCl al 3,5% saturada con CO2 en condiciones desoxigenadas a temperatura ambiente (20±2°C) y pH 4,0±0,3.La caracterización del comportamiento de la corrosión se llevó a cabo mediante métodos electroquímicos para la determinación del potencial de circuito abierto, barrido potenciodinámico y resistencia a la polarización lineal, así como caracterización metalográfica general mediante microscopía óptica.Las principales fases morfológicas detectadas son ferrita acicular, austenita retenida y estructura martensítico-bainítica en WM.Son menos comunes en HAZ.Se encontraron comportamientos electroquímicos y tasas de corrosión significativamente diferentes en PM, VM y HAZ.
Los trabajos que abarca este proyecto tienen como objetivo mejorar la eficiencia eléctrica de las bombas sumergibles.Las exigencias a la industria de las bombas para que avance en esta dirección han aumentado recientemente con la introducción de una nueva legislación de la UE que exige que la industria en su conjunto alcance niveles nuevos y más altos de eficiencia.Este artículo analiza el uso de una camisa de enfriamiento para enfriar el área del solenoide de la bomba y propone mejoras de diseño.En particular, se caracterizan el flujo de fluido y la transferencia de calor en las camisas de refrigeración de bombas en funcionamiento.Las mejoras en el diseño de la camisa proporcionarán una mejor transferencia de calor al área del motor de la bomba, lo que dará como resultado una mayor eficiencia de la bomba y, al mismo tiempo, reducirá la resistencia inducida.Para este trabajo, se agregó un sistema de prueba de bomba montada en pozo seco al tanque de prueba existente de 250 m3.Esto permite un seguimiento por cámara de alta velocidad del campo de flujo y una imagen térmica de la carcasa de la bomba.El campo de flujo validado mediante análisis CFD permite experimentar, probar y comparar diseños alternativos para mantener las temperaturas de funcionamiento lo más bajas posible.El diseño original de la bomba de 4 polos M60 resistió una temperatura máxima de la carcasa de la bomba externa de 45 °C y una temperatura máxima del estator de 90 °C.El análisis de varios diseños de modelos muestra qué diseños son más útiles para sistemas más eficientes y cuáles no deberían usarse.En particular, el diseño del serpentín de refrigeración integrado no presenta ninguna mejora con respecto al diseño original.Aumentar el número de palas del impulsor de cuatro a ocho redujo la temperatura de funcionamiento medida en la carcasa en siete grados Celsius.
La combinación de una alta densidad de potencia y un tiempo de exposición reducido en el procesamiento de metales da como resultado un cambio en la microestructura de la superficie.Obtener la combinación óptima de parámetros del proceso láser y velocidad de enfriamiento es fundamental para cambiar la estructura del grano y mejorar las propiedades tribológicas en la superficie del material.El objetivo principal de este estudio fue investigar el efecto del procesamiento con láser pulsado rápido sobre las propiedades tribológicas de biomateriales metálicos disponibles comercialmente.Este trabajo está dedicado a la modificación superficial con láser de acero inoxidable AISI 316L y Ti-6Al-4V.Se utilizó un láser de CO2 pulsado de 1,5 kW para estudiar la influencia de diversos parámetros del proceso láser y la microestructura y morfología de la superficie resultante.Utilizando una muestra cilíndrica girada perpendicularmente a la dirección de la radiación láser, se variaron la intensidad de la radiación láser, el tiempo de exposición, la densidad del flujo de energía y el ancho del pulso.La caracterización se realizó mediante SEM, EDX, mediciones de rugosidad de la aguja y análisis XRD.También se implementó un modelo de predicción de la temperatura de la superficie para establecer los parámetros iniciales del proceso experimental.Luego se llevó a cabo un mapeo del proceso para determinar una serie de parámetros específicos para el tratamiento con láser de la superficie del acero fundido.Existe una fuerte correlación entre la iluminancia, el tiempo de exposición, la profundidad de procesamiento y la rugosidad de la muestra procesada.Una mayor profundidad y aspereza de los cambios microestructurales se asociaron con niveles y tiempos de exposición más altos.Al analizar la rugosidad y la profundidad del área tratada, se utilizan modelos de fluencia de energía y temperatura de la superficie para predecir el grado de fusión que se producirá en la superficie.A medida que aumenta el tiempo de interacción del rayo láser, aumenta la rugosidad de la superficie del acero para varios niveles de energía de pulso estudiados.Si bien se observó que la estructura de la superficie conservaba la alineación normal de los cristales, se observaron cambios en la orientación del grano en las áreas tratadas con láser.
Análisis y caracterización del comportamiento del estrés tisular y sus implicaciones para el diseño de andamios.
En este proyecto, se desarrollaron varias geometrías de andamios diferentes y se realizó un análisis de elementos finitos para comprender las propiedades mecánicas de la estructura ósea, su papel en el desarrollo del tejido y la distribución máxima de tensión y tensión en el andamio.Se recogieron tomografías computarizadas (TC) de muestras de hueso trabecular, además de estructuras de andamio diseñadas con CAD.Estos diseños le permiten crear y probar prototipos, así como realizar FEM de estos diseños.Se realizaron mediciones mecánicas de microdeformaciones en andamios fabricados y muestras trabeculares del hueso de la cabeza femoral y estos resultados se compararon con los obtenidos por FEA para las mismas estructuras.Se cree que las propiedades mecánicas dependen de la forma (estructura) de los poros diseñada, el tamaño de los poros (120, 340 y 600 µm) y las condiciones de carga (con o sin bloques de carga).Se investigaron los cambios en estos parámetros para estructuras porosas de 8 mm3, 22,7 mm3 y 1000 mm3 para estudiar exhaustivamente su efecto sobre la distribución de tensiones.Los resultados de experimentos y simulaciones muestran que el diseño geométrico de la estructura juega un papel importante en la distribución de la tensión y resaltan el gran potencial del diseño de la estructura para mejorar la regeneración ósea.Generalmente, el tamaño de los poros es más importante que el nivel de porosidad para determinar el nivel de tensión máximo general.Sin embargo, el nivel de porosidad también es importante para determinar la osteoconductividad de las estructuras de andamio.A medida que el nivel de porosidad aumenta del 30% al 70%, el valor de tensión máxima aumenta significativamente para el mismo tamaño de poro.
El tamaño de los poros del andamio también es importante para el método de fabricación.Todos los métodos modernos de creación rápida de prototipos tienen ciertas limitaciones.Si bien la fabricación convencional es más versátil, a menudo es imposible fabricar diseños más complejos y más pequeños.Actualmente, la mayoría de estas tecnologías son nominalmente incapaces de producir de manera sostenible poros por debajo de 500 µm.Por lo tanto, los resultados con un tamaño de poro de 600 µm en este trabajo son más relevantes para las capacidades de producción de las tecnologías de fabricación rápida actuales.La estructura hexagonal presentada, aunque considerada solo en una dirección, sería la estructura más anisotrópica en comparación con las estructuras basadas en el cubo y el triángulo.Las estructuras cúbicas y triangulares son relativamente isotrópicas en comparación con las estructuras hexagonales.La anisotropía es importante al considerar la osteoconductividad del andamio diseñado.La distribución de la tensión y la ubicación de la apertura afectan el proceso de remodelación, y diferentes condiciones de carga pueden cambiar el valor máximo de la tensión y su ubicación.La dirección de carga predominante debe promover el tamaño y la distribución de los poros para permitir que las células crezcan en poros más grandes y proporcionen nutrientes y materiales de construcción.Otra conclusión interesante de este trabajo, al examinar la distribución de tensiones en la sección transversal de los pilares, es que se registran valores de tensión más altos en la superficie de los pilares en comparación con el centro.En este trabajo se demostró que el tamaño de poro, el nivel de porosidad y el método de carga están estrechamente relacionados con los niveles de tensión experimentados en la estructura.Estos hallazgos demuestran la posibilidad de crear estructuras de puntal en las que los niveles de tensión en la superficie del puntal puedan variar en mayor medida, lo que puede promover la unión y el crecimiento celular.
Los andamios de sustituto óseo sintético ofrecen la oportunidad de personalizar las propiedades, superar la disponibilidad limitada de donantes y mejorar la osteointegración.La ingeniería ósea tiene como objetivo abordar estos problemas proporcionando injertos de alta calidad que puedan suministrarse en grandes cantidades.En estas aplicaciones, tanto la geometría interna como externa del andamio son de gran importancia, ya que tienen un impacto significativo en las propiedades mecánicas, la permeabilidad y la proliferación celular.La tecnología de creación rápida de prototipos permite el uso de materiales no estándar con una geometría determinada y optimizada, fabricados con alta precisión.Este artículo explora la capacidad de las técnicas de impresión 3D para fabricar geometrías complejas de armazones esqueléticos utilizando materiales de fosfato de calcio biocompatibles.Los estudios preliminares del material patentado muestran que se puede lograr el comportamiento mecánico direccional previsto.Las mediciones reales de las propiedades mecánicas direccionales de las muestras fabricadas mostraron las mismas tendencias que los resultados del análisis de elementos finitos (FEM).Este trabajo también demuestra la viabilidad de la impresión 3D para fabricar andamios de geometría de ingeniería de tejidos a partir de un cemento de fosfato de calcio biocompatible.Las estructuras se fabricaron imprimiendo con una solución acuosa de hidrogenofosfato de disodio sobre una capa de polvo que constaba de una mezcla homogénea de hidrogenofosfato de calcio e hidróxido de calcio.La reacción de deposición química húmeda tiene lugar en el lecho de polvo de la impresora 3D.Se realizaron muestras sólidas para medir las propiedades mecánicas de la compresión volumétrica del cemento de fosfato de calcio (CPC) fabricado.Las piezas así producidas tenían un módulo de elasticidad medio de 3,59 MPa y una resistencia a la compresión media de 0,147 MPa.La sinterización conduce a un aumento significativo de las propiedades de compresión (E = 9,15 MPa, σt = 0,483 MPa), pero reduce la superficie específica del material.Como resultado de la sinterización, el cemento de fosfato cálcico se descompone en β-fosfato tricálcico (β-TCP) e hidroxiapatita (HA), lo que se confirma mediante datos de análisis termogravimétrico y térmico diferencial (TGA/DTA) y análisis de difracción de rayos X ( DRX).Las propiedades son insuficientes para implantes muy cargados, donde la resistencia requerida es de 1,5 a 150 MPa y la rigidez a la compresión supera los 10 MPa.Sin embargo, un posprocesamiento adicional, como la infiltración con polímeros biodegradables, puede hacer que estas estructuras sean adecuadas para aplicaciones de stent.
Objetivo: La investigación en mecánica de suelos ha demostrado que la vibración aplicada a los agregados da como resultado una alineación más eficiente de las partículas y una reducción en la energía requerida para actuar sobre el agregado.Nuestro objetivo era desarrollar un método para el impacto de la vibración en el proceso de impactación ósea y evaluar su efecto sobre las propiedades mecánicas de los injertos impactados.
Fase 1: Fresado de 80 cabezas de fémur bovino mediante un molino de huesos Noviomagus.Luego se lavaron los injertos usando un sistema de lavado con solución salina pulsada sobre una bandeja de tamiz.Se desarrolló un dispositivo de vibroimpacto equipado con dos motores de 15 V CC con pesas excéntricas fijadas dentro de un cilindro metálico.Lánzale un peso desde una altura determinada 72 veces para reproducir el proceso de golpear un hueso.Se probó el rango de frecuencia de vibración medido con un acelerómetro instalado en la cámara de vibración.Luego, cada prueba de corte se repitió con cuatro cargas normales diferentes para obtener una serie de curvas de tensión-deformación.Para cada prueba se construyeron envolventes de falla de Mohr-Coulomb, de las cuales se derivaron la resistencia al corte y los valores de bloqueo.
Fase 2: repita el experimento agregando sangre para replicar el rico ambiente que se encuentra en los entornos quirúrgicos.
Etapa 1: Los injertos con mayor vibración en todas las frecuencias de vibración mostraron una mayor resistencia al corte en comparación con el impacto sin vibración.La vibración a 60 Hz tuvo el mayor impacto y fue significativa.
Etapa 2: El injerto con impacto vibratorio adicional en agregados saturados mostró una menor resistencia al corte para todas las cargas de compresión normales que el impacto sin vibración.
Conclusión: Los principios de la ingeniería civil son aplicables a la implantación del hueso implantado.En agregados secos, la adición de vibración puede mejorar las propiedades mecánicas de las partículas de impacto.En nuestro sistema, la frecuencia de vibración óptima es 60 Hz.En agregados saturados, un aumento en la vibración afecta negativamente la resistencia al corte del agregado.Esto puede explicarse por el proceso de licuefacción.
El objetivo de este trabajo fue diseñar, construir y probar un sistema que pueda perturbar a los sujetos que se encuentran sobre él para evaluar su capacidad de responder a estos cambios.Esto se puede hacer inclinando rápidamente la superficie sobre la que está parada la persona y luego volviéndola a colocar en posición horizontal.A partir de esto es posible determinar si los sujetos pudieron mantener un estado de equilibrio y cuánto tiempo les llevó restablecer este estado de equilibrio.Este estado de equilibrio se determinará midiendo la influencia postural del sujeto.Su balanceo postural natural se midió con un panel de perfil de presión del pie para determinar cuánto fue el balanceo durante la prueba.El sistema también está diseñado para ser más versátil y asequible que el disponible actualmente en el mercado porque, si bien estas máquinas son importantes para la investigación, actualmente no se utilizan ampliamente debido a su alto costo.El nuevo sistema desarrollado que se presenta en este artículo se ha utilizado para mover objetos de prueba que pesan hasta 100 kg.
En este trabajo se diseñaron seis experimentos de laboratorio en ingeniería y ciencias físicas para mejorar el proceso de aprendizaje de los estudiantes.Esto se logra instalando y creando instrumentos virtuales para estos experimentos.Se compara directamente el uso de instrumentos virtuales con los métodos tradicionales de enseñanza de laboratorio y se discuten las bases para el desarrollo de ambos enfoques.Se han utilizado trabajos anteriores que utilizaron el aprendizaje asistido por computadora (CBL) en proyectos similares relacionados con este trabajo para evaluar algunos de los beneficios de los instrumentos virtuales, especialmente aquellos relacionados con el aumento del interés de los estudiantes, la retención de la memoria, la comprensión y, en última instancia, los informes de laboratorio..beneficios relacionados.El experimento virtual discutido en este estudio es una versión revisada del experimento de estilo tradicional y, por lo tanto, proporciona una comparación directa de la nueva técnica CBL con el laboratorio de estilo tradicional.No existe diferencia conceptual entre las dos versiones del experimento, la única diferencia está en la forma en que se presenta.La efectividad de estos métodos CBL se evaluó observando el desempeño de los estudiantes que usaban el instrumento virtual en comparación con otros estudiantes de la misma clase que realizaban el modo experimental tradicional.Todos los estudiantes son evaluados mediante la presentación de informes, preguntas de opción múltiple relacionadas con sus experimentos y cuestionarios.Los resultados de este estudio también se compararon con otros estudios relacionados en el campo del CBL.
Hora de publicación: 19-feb-2023