MULTISCALE MODELING OF LIQUID CRYSTALLINE/NANOTUBE COMPOSITES

The objective of this research is to synthesize structural composites designed with particular areas defined with custom modulus, strength and toughness values in order to improve the overall mechanical behavior of the composite. Such composites are defined and referred to as 3D-designer composites. These composites will be formed from liquid crystalline polymers and carbon nanotubes. The fabrication process is a variation of rapid prototyping process, which is a layered, additive-manufacturing approach. Composites formed using this process can be custom designed by apt modeling methods for superior performance in advanced applications. The focus of this research is on enhancement of Young's modulus in order to make the final composite stiffer. Strength and toughness of the final composite with respect to various applications is also discussed. We have taken into consideration the mechanical properties of final composite at different fiber volume content as well as at different orientations and lengths of the fibers. The orientation of the LC monomers is supposed to be carried out using electric or magnetic fields. A computer program is modeled incorporating the Mori-Tanaka modeling scheme to generate the stiffness matrix of the final composite. The final properties are then deduced from the stiffness matrix using composite micromechanics. Eshelby's tensor, required to calculate the stiffness tensor using Mori-Tanaka method, is calculated using a numerical scheme that determines the components of the Eshelby's tensor (Gavazzi and Lagoudas 1990). The numerical integration is solved using Gaussian Quadrature scheme and is worked out using MATLAB as well. . MATLAB provides a good deal of commands and algorithms that can be used efficiently to elaborate the continuum of the formula to its extents. Graphs are plotted using different combinations of results and parameters involved in finding these results

Ottimizzazione mediante codici di calcolo open source di componenti per il settore aerospaziale

Lo scopo della presente tesi è sviluppare un ambiente per l'ottimizzazione strutturale di componenti per applicazione aerospaziale utilizzando codici open-source. In particolare, il codice Salome viene utilizzato per il disegno automatico delle strutture, il programma Code Aster permette di effettuare l'analisi agli elementi finiti del componente, mentre Octave viene utilizzato per svolgere l'ottimizzazione basata su un algoritmo euristico e per integrare fra di loro i differenti codici. Le tecniche di ottimizzazione dei componenti stanno rivestendo sempre più importanza visto che le moderne tecniche di Additive Manufacturing permettono di realizzare strutture molto complesse che un tempo non era conveniente (o possibile) realizzare con asportazione di materiale. Nella prima parte della tesi si descrivono gli strumenti software utilizzati e la loro integrazione al fine di parametrizzare la generazione di geometrie ed effettuare in modo automatico analisi strutturali. Successivamente si descrivono tre casi di studio in cui la metodologia è stata sperimentata: un primo caso di validazione in cui si è applicato il metodo alla definizione della geometria di minimo peso per una trave a sbalzo con carico concentrato, un secondo test di ottimizzazione di un longherone per aeromobile, un terzo caso applicativo legato alla ottimizzazione di un serbatoio per fluidi in pressione da utilizzare su un satellite.

Conception of a YBCO Superconducting ZFC-Magnetic Bearing Virtual Prototype

This paper presents the conception of an original superconducting Frictionless Zero Field Cooling bearing virtual prototype. In previous work also shown in this conference, a viability study of a Zero Field Cooling-superconducting bearing concept was conducted. It showed that the virtual prototype is feasible. Moreover, the simulation studies showed that a Zero Field Cooling superconducting track provides not only effective lateral stability but also higher levitation forces than the commonly used Field Cooling tracks. In this paper the new Zero Field Cooling -bearing virtual prototype is modeled in 3D. The virtual prototype was designed having in mind: i) a future implementation in high density polyurethane, for low temperature robustness; ii) future manufacturing in a three axes CNC milling machine and; iii) future implementation of some parts using an additive manufacturing technique.

Die generative Herstellung von Dentalmodellen- eine Rapid Manufacturing Herausforderung

Heutzutage stehen zunehmend – z.B. durch den raschen Fortschritt bei den bildgebenden Verfahren – digitale Datensätze im Dentalbereich zur Verfügung. CAD/CAM-syteme gehören dabei in der Zahntechnik längst zum Stande der Technik. Für die Anwendung derartiger Systeme ist jedoch ein Gipsmodell nötig, welches zum Beginn der Prozesskette vom Zahntechniker mittels eines optischen Scanners digitalisiert wird. Die Weiterentwicklung intraoraler Scanner ermöglicht heutzutage außerdem die Digitalisierung ganzer Kiefer im Patientenmund durch den Zahnarzt. Insbesondere für z.B. die ästhetischen Restaurationen bildet hier das zahntechnische Modell nach wie vor die unersetzliche Arbeitsgrundlage für den Techniker. In der vorliegenden Arbeit wird dazu ein Rapid Manufacturing Verfahren zur Herstellung von Dentalmodellen auf Basis der Stereolithographie vorgestellt. Dabei wird auf die besonderen Anforderungen hinsichtlich Präzision, Robustheit und Wirtschaftlichkeit von generativen Fertigungsverfahren für dentale Applikationen eingegangen und eine neu entwickelte Baustrategie vorgestellt, mittels derer die o.g. Anforderungen erfüllt werden

Information and knowledge: the diffusion of information and communication technologies in the Argentine manufacturing sector

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Modellgestützte und hierarchische Prozesskettenbetrachtung für die additive Fertigung

Additive Fertigungsverfahren eignen sich für die wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen im Bereich kleiner bis mittlerer Stückzahlen, da keine Formen oder Spezialwerkzeuge notwendig sind. Die erzielbaren Eigenschaften sind oftmals bereits ausreichend, um einen Einsatz auch in Serienanwendungen zu ermöglichen. Verbunden mit den Vorteilen der Technologie bezüglich einer hohen Flexibilität, sowohl während der Konstruktion als auch der Fertigung, können sich durch eine konsequente Nutzung finanzielle Einsparmöglichkeiten entlang des gesamten Produktlebenszyklus ergeben. Bezüglich der Wirtschaftlichkeit der Verfahren herrscht oftmals noch Unklarheit, da geeignete Methoden fehlen, um diese zu bewerten. Bestehende Methoden und Werkzeuge zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit konventioneller Fertigungsverfahren sind dabei für die additive Fertigung nicht direkt nutzbar. In dem Artikel wird eine Methode zur modellgestützten Abbildung einer gesamten additiven Fertigungskette vorgestellt, welche auch die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Prozesskettengliedern berücksichtigen soll. Eine konkrete Aussage bezüglich der Wirtschaftlichkeit der additiven Fertigung soll somit ermöglicht werden.

Drug combination: pharmaceutical technologies applied to the manufacturing of combined dosage forms for oral administration

Lo scopo di questa ricerca di dottorato è stato lo studio di una forma di dosaggio flessibile e personalizzabile, indirizzata alle necessità individuali di ogni paziente, per il trattamento dell’iperplasia prostatica benigna. La terapia proposta prevede l’utilizzo di due farmaci, un alfa bloccante (farmaco A) e un inibitore delle 5- fosfodiesterasi (farmaco B) e, somministrati in una singola forma di dosaggio contenenti differenti dosi e combinazioni dei due farmaci. Lo sviluppo di un sistema di rilascio per la somministrazione orale di farmaco A e farmaco B è stato realizzato grazie alla tecnologia Dome Matrix. La tecnologia si basa sull’assemblaggio di moduli utilizzati come elementi di controllo del rilascio. L’assemblaggio dei moduli può essere ottenuto attraverso diverse configurazioni. Sono stati quindi realizzati sistemi assemblati in grado di galleggiare sul contenuto gastrico; la prolungata permanenza della forma farmaceutica nello stomaco favorisce la solubilizzazione dei due principi attivi che quindi potrebbero raggiungere il sito di assorbimento nel primo tratto intestinale già in dispersione molecolare, condizione ideale per essere assorbiti. La prima parte della ricerca è stata focalizzata sulla realizzazione di un sistema assemblato a rilascio modificato di farmaco A. Moduli contenenti diversi dosaggi di farmaco sono stati assemblati in varie configurazioni e dosi differenti per ottenere una forma di dosaggio flessibile, adattabile alle esigenze terapeutiche del paziente. La seconda parte del lavoro di tesi ha riguardato la realizzazione di un sistema assemblato, contenente entrambi i farmaci in associazione. L’ultima parte della ricerca è stata svolta presso la “University of Texas at Austin” sotto la supervisione del Professor Nicholas Peppas. Il lavoro svolto è stato focalizzato sullo studio delle caratteristiche di rigonfiamento dei singoli moduli di farmaco e dei loro sistemi assemblati; il comportamento di tali sistemi è stato investigato anche grazie all’utilizzo della tecnica di tomografia computerizzata a raggi X.

Servitization of the manufacturing firm:exploring the operations practices and technologies that deliver advanced services

Purpose: This paper aims to explore practices and technologies successfully servitised manufacturers employ in the delivery of advanced services. Design/methodology/approach: A case study methodology is applied across four manufacturing organisations successful in servitization. Through interviews with personnel across host manufacturers, their partners, and key customers, extensive data are collected about service delivery systems. Analyses identify convergence in their practices and technologies. Findings: Six distinct technologies and practices are revealed: facilities and their location, micro-vertical integration and supplier relationships, information and communication technologies (ICTs), performance measurement and value demonstration, people deployment and their skills, and business processes and customer relationships. These are then combined in an integrative framework that illustrates how operations are configured to successfully deliver advanced services. Research limitations/implications: The analyses are reductive and rationalising. Future studies could identify other technologies and practices. Case study as a method is inherently limited in the extent to which findings can be generalised. Practical implications: Awareness and interest in servitization is growing, yet adoption of a servitization strategy requires particular organisational capabilities on the part of the manufacturer. This study identifies technologies and practices that underpin these capabilities. Originality/value: This paper contributes to the understanding of the servitization process and, in particular, the implications to broader operations of the firm. © Emerald Group Publishing Limited.

Linking design and manufacturing domains via web-based and enterprise integration technologies

The manufacturing industry faces many challenges such as reducing time-to-market and cutting costs. In order to meet these increasing demands, effective methods are need to support the early product development stages by bridging the gap of communicating early design ideas and the evaluation of manufacturing performance. This paper introduces methods of linking design and manufacturing domains using disparate technologies. The combined technologies include knowledge management supporting for product lifecycle management systems, Enterprise Resource Planning (ERP) systems, aggregate process planning systems, workflow management and data exchange formats. A case study has been used to demonstrate the use of these technologies, illustrated by adding manufacturing knowledge to generate alternative early process plan which are in turn used by an ERP system to obtain and optimise a rough-cut capacity plan. Copyright © 2010 Inderscience Enterprises Ltd.