Utilization of coal combustion residues in glass manufacturing process

The focus of paper is to asses and evaluate new utilisation method of coals combustion resides in glass manufacturing process. Mathematical model of glass manufacturing material balance was used to find favourable proportion of normally used batch materials and coal ash. It was found that possible to substitute up to 20 % of batch with coal ash. On the world glass production scale there is a potential to save 8,4 million tons of silica sand, 6 million tons of dolomite, 3 million tons of clay and 0,2 million tons of lime borate. Furthermore, potential to utilize 2 % of coal combustion products with suggested method.

Fabrication and Pseudo-Analog Characteristics of Ta2O5 -Based ReRAM Cell

Memristori on yksi elektroniikan peruskomponenteista vastuksen, kondensaattorin ja kelan lisäksi. Se on passiivinen komponentti, jonka teorian kehitti Leon Chua vuonna 1971. Kesti kuitenkin yli kolmekymmentä vuotta ennen kuin teoria pystyttiin yhdistämään kokeellisiin tuloksiin. Vuonna 2008 Hewlett Packard julkaisi artikkelin, jossa he väittivät valmistaneensa ensimmäisen toimivan memristorin. Memristori eli muistivastus on resistiivinen komponentti, jonka vastusarvoa pystytään muuttamaan. Nimens mukaisesti memristori kykenee myös säilyttämään vastusarvonsa ilman jatkuvaa virtaa ja jännitettä. Tyypillisesti memristorilla on vähintään kaksi vastusarvoa, joista kumpikin pystytään valitsemaan syöttämällä komponentille jännitettä tai virtaa. Tämän vuoksi memristoreita kutsutaankin usein resistiivisiksi kytkimiksi. Resistiivisiä kytkimiä tutkitaan nykyään paljon erityisesti niiden mahdollistaman muistiteknologian takia. Resistiivisistä kytkimistä rakennettua muistia kutsutaan ReRAM-muistiksi (lyhenne sanoista resistive random access memory). ReRAM-muisti on Flash-muistin tapaan haihtumaton muisti, jota voidaan sähköisesti ohjelmoida tai tyhjentää. Flash-muistia käytetään tällä hetkellä esimerkiksi muistitikuissa. ReRAM-muisti mahdollistaa kuitenkin nopeamman ja vähävirtaiseman toiminnan Flashiin verrattuna, joten se on tulevaisuudessa varteenotettava kilpailija markkinoilla. ReRAM-muisti mahdollistaa myös useammin bitin tallentamisen yhteen muistisoluun binäärisen (”0” tai ”1”) toiminnan sijaan. Tyypillisesti ReRAM-muistisolulla on kaksi rajoittavaa vastusarvoa, mutta näiden kahden tilan välille pystytään mahdollisesti ohjelmoimaan useampia tiloja. Muistisoluja voidaan kutsua analogisiksi, jos tilojen määrää ei ole rajoitettu. Analogisilla muistisoluilla olisi mahdollista rakentaa tehokkaasti esimerkiksi neuroverkkoja. Neuroverkoilla pyritään mallintamaan aivojen toimintaa ja suorittamaan tehtäviä, jotka ovat tyypillisesti vaikeita perinteisille tietokoneohjelmille. Neuroverkkoja käytetään esimerkiksi puheentunnistuksessa tai tekoälytoteutuksissa. Tässä diplomityössä tarkastellaan Ta2O5 -perustuvan ReRAM-muistisolun analogista toimintaa pitäen mielessä soveltuvuus neuroverkkoihin. ReRAM-muistisolun valmistus ja mittaustulokset käydään läpi. Muistisolun toiminta on harvoin täysin analogista, koska kahden rajoittavan vastusarvon välillä on usein rajattu määrä tiloja. Tämän vuoksi toimintaa kutsutaan pseudoanalogiseksi. Mittaustulokset osoittavat, että yksittäinen ReRAM-muistisolu kykenee binääriseen toimintaan hyvin. Joiltain osin yksittäinen solu kykenee tallentamaan useampia tiloja, mutta vastusarvoissa on peräkkäisten ohjelmointisyklien välillä suurta vaihtelevuutta, joka hankaloittaa tulkintaa. Valmistettu ReRAM-muistisolu ei sellaisenaan kykene toimimaan pseudoanalogisena muistina, vaan se vaati rinnalleen virtaa rajoittavan komponentin. Myös valmistusprosessin kehittäminen vähentäisi yksittäisen solun toiminnassa esiintyvää varianssia, jolloin sen toiminta muistuttaisi enemmän pseudoanalogista muistia.

Developing smart services by Internet of Things in manufacturing business

Manufacturing companies have passed from selling uniquely tangible products to adopting a service-oriented approach to generate steady and continuous revenue streams. Nowadays, equipment and machine manufacturers possess technologies to track and analyze product-related data for obtaining relevant information from customers’ use towards the product after it is sold. The Internet of Things on Industrial environments will allow manufacturers to leverage lifecycle product traceability for innovating towards an information-driven services approach, commonly referred as “Smart Services”, for achieving improvements in support, maintenance and usage processes. The aim of this study is to conduct a literature review and empirical analysis to present a framework that describes a customer-oriented approach for developing information-driven services leveraged by the Internet of Things in manufacturing companies. The empirical study employed tools for the assessment of customer needs for analyzing the case company in terms of information requirements and digital needs. The literature review supported the empirical analysis with a deep research on product lifecycle traceability and digitalization of product-related services within manufacturing value chains. As well as the role of simulation-based technologies on supporting the “Smart Service” development process. The results obtained from the case company analysis show that the customers mainly demand information that allow them to monitor machine conditions, machine behavior on different geographical conditions, machine-implement interactions, and resource and energy consumption. Put simply, information outputs that allow them to increase machine productivity for maximizing yields, save time and optimize resources in the most sustainable way. Based on customer needs assessment, this study presents a framework to describe the initial phases of a “Smart Service” development process, considering the requirements of Smart Engineering methodologies.

Modular continuous crystallizer: operation, experimental arrangement and identification of process parameters

Crystallization is employed in different industrial processes. The method and operation can differ depending on the nature of the substances involved. The aim of this study is to examine the effect of various operating conditions on the crystal properties in a chemical engineering design window with a focus on ultrasound assisted cooling crystallization. Batch to batch variations, minimal manufacturing steps and faster production times are factors which continuous crystallization seeks to resolve. Continuous processes scale-up is considered straightforward compared to batch processes owing to increase of processing time in the specific reactor. In cooling crystallization process, ultrasound can be used to control the crystal properties. Different model compounds were used to define the suitable process parameters for the modular crystallizer using equal operating conditions in each module. A final temperature of 20oC was employed in all experiments while the operating conditions differed. The studied process parameters and configuration of the crystallizer were manipulated to achieve a continuous operation without crystal clogging along the crystallization path. The results from the continuous experiment were compared with the batch crystallization results and analysed using the Malvern Morphologi G3 instrument to determine the crystal morphology and CSD. The modular crystallizer was operated successfully with three different residence times. At optimal process conditions, a longer residence time gives smaller crystals and narrower CSD. Based on the findings, at a constant initial solution concentration, the residence time had clear influence on crystal properties. The equal supersaturation criterion in each module offered better results compared to other cooling profiles. The combination of continuous crystallization and ultrasound has large potential to overcome clogging, obtain reproducible and narrow CSD, specific crystal morphologies and uniform particle sizes, and exclusion of milling stages in comparison to batch processes.