Technique to measure heats of reaction of Ti-B, Al-Ti-B, and Al-Ti-B4C powder blends

In this research, a modification to initiation aid ignition in bomb calorimetry that involves systemically blending levels of boron and potassium nitrate initiation aids with a bulk structural energetic elemental power blend is developed. A regression is used to estimate the nominal heat of reaction for the primary reaction. The technique is first applied to the synthesis of TiB2 as a validation study to see if close proximity to literature values can be achieved. The technique is then applied to two systems of interest, Al-Ti-B, and Al-Ti-B4C. In all three investigations, x-ray diffraction is used to characterize the product phases of the reactions to determine the extent and identity of the product phases and any by-products that may have formed as a result of adding the initiation aid. The experimental data indicates the technique approximates the heat of reaction value for the synthesis of TiB2 from Ti-B powder blends and the formation of TiB2 is supported by volume fraction analysis by x-ray diffraction. Application to the Al-Ti-B and Al-Ti-B4C blends show some correlation with variation of the initiation aid, with x-ray diffraction showing the formation of equilibrium products. However, these blends require further investigation to resolve more complex interactions and rule out extraneous variables.

A novel cell compatible impingement system to study in vitro drug absorption from dry powder aerosol formulations

A modified Astra type multistage liquid impinger (MSLI) with integrated bronchial cell monolayers was used to study deposition and subsequent drug absorption on in vitro models of the human airway epithelial barrier. Inverted cell culture of Calu-3 cells on the bottom side of cell culture filter inserts was integrated into a compendial MSLI. Upside down cultivation did not impair the barrier function, morphology and viability of Calu-3 cells. Size selective deposition with subsequent absorption was studied for three different commercially available dry powder formulations of salbutamol sulphate and budesonide. After deposition without size separation the absorption rates from the aerosol formulations differed but correlated with the size of the carrier lactose particles. However, after deposition in the MSLI, simulating relevant impaction and causing the separation of small drug crystals from the carrier lactose, the absorption rates of the three formulations were identical, confirming the bioequivalence of the three formulations.

Porosity and Oil Absorption Properties of Metal Compacts of Copper - Tin - Graphite

Powder metallurgy, the most recent innovation in met­allurgical process, is not a new art; although not until recently did it become a matter of general interest, this being due not only to the products formed but also to the possibilities of future developments. The manufacture and application of metal powders is now beginning to take a position as a recognized part of the science of metallurgy.

Hardness and Electrical Resistivity of Copper-Iron Powder Metal Compacts

Although powder metallurgical methods have been used for years to fabricate tungsten and platinum, very little scientific data have been recorded until the beginning of this century. A large percentage of all commercial production at present is based upon past practice rather than upon scientific knowledge.

The Corrosion Resistance of Iron-Tin Compacts as Produced by Powder Metallurgy

The art of Powder Metallurgy deals with the preparation of metal powders and their utilization. As a more pertinent definition, the following has been suggest­ed: "Powder Metallurgy is the art of producing metal powders and shaped objects from individual, mixed, or alloyed metal powders, with or without the inclusion of non-metallic consti­tuents".

Aluminum - Bronze Compacts and their Possible Use as a Bearing Material

In the modern aspect of powder metallurgy, the first use of a sintering process was in making filaments for incandescent electric lamps.In the short while from the day of Edison to the pres­ent, the science of working with metal powders has advanced by leaps and bounds.

Rapid Manufacturing - auch mit SLM

Rapid Manufacturing (RM) wurde als Schlagwort in der letzten Zeit insbesondere aus dem Bereich des Selective Laser Sintering (SLS) bekannt. In dieser inzwischen über 15-jährigen Technologieentwicklung wurden in den vergangenen Jahren bedeutende Fortschritte erzielt, die die Bauteileigenschaften nahe an die Anforderungen für End-Teile heran brachten. So ist das RM denn auch weniger aus der Sicht grösserer Losgrösse zu verstehen. Viel mehr bedeutet Rapid Manufacturing, dass die Bauteile nach einer generativen Fertigung direkt im Endprodukt resp. der Endanwendung zum Einsatz kommt. Das Selective Laser Melting, mit welchem aus metallischen Pulvermaterialien direkt Metallteile in Standardmaterialien hergestellt werden können, ist aufgrund der guten Materialeigenschaften für RM prädestiniert. In den ersten Anwendungsfeldern des SLM–Verfahrens standen die Herstellung von Werkzeugeinsätzen mit konturnaher Kühlung (Conformal Cooling) im Vordergrund, wobei diese Werkzeuge unter dem Begriff RM verstanden werden müssen, da die Werkzeuge direkt für die Endanwendung - den Spritzgussprozess - verwendet werden. Aktuelle Trends gehen jedoch in Richtung der Fertigung von Funktionsteilen z.B. für den Maschinenbau. Obwohl sich in der Fertigung komplexer Funktionsteile noch Probleme, z.B. mit in Bezug auf die generative Baurichtung überhängender Bauteilstrukturen ergeben, zeigen sich trotzdem erhebliche Vorteile eines RM mittels SLM. Neben klaren Vorteilen durch das mögliche Customizing von Bauteilen können bei kleineren Bauteilgrössen auch erhebliche Kostenvorteile erzielt werden. Allerdings zeigen die Grenzen der aktuellen Möglichkeiten, in welchen Bereichen das SLM-Verfahren weiterer Entwicklung bedarf. Themen wie Produktivität, die Problematik der nach wie vor notwendigen Supportstrukturen wie auch Qualitätssicherung müssen in den nächsten Jahren angegangen werden, wenn dieses Verfahren den Schritt hin zu einem etablierten Produktionsverfahren und damit zu breiterer Akzeptanz und Anwendung finden soll

Funktionalisierte Bauteile durch Selektives Maskensintern

Das Selektive Maskensintern ist ein neues, pulverbasiertes Additives Fertigungsverfahren. Das schichtweise aufgebrachte Kunststoffpulver wird hier flächig über einen Infrarotstrahler belichtet und aufgeschmolzen. Das Verfahren bietet ein großes Potential dreidimensionale, wärmeleitfähige Bauteile mit beliebiger Geometrie herzustellen. In diesem Beitrag wird darauf eingegangen, wie kommerziell erhältliches Polyamid 12-Pulver mit thermisch leitfähigen Füllstoffen, wie Aluminiumgrieß und Kupferkugeln, modifiziert und funktionalisierte Bauteile hergestellt werden können. Prozessrelevante Materialeigenschaften werden mittels Differential Scanning Kalorimetrie, Rotationsviskosimetrie und der Wärmeleitfähigkeit der modifizierten Pulver bestimmt. An den gefertigten Bauteilen wird die ausgebildete Morphologie, die mechanischen Eigenschaften als auch die Bauteilwärmeleitfähigkeit untersucht.

Untersuchung der Materialalterung bei pulverbasierten Schichtbauverfahren

Additive, pulverbasierte Schichtbauverfahren, wie das Selektive Masken- oder La-sersintern, ermöglichen die Fertigung von komplexen Bauteilen ohne Werkzeug und Form. Aufgrund der hohen, verarbeitungsbedingten Bauraumtemperaturen kommt es während der Verarbeitung zu physikalischem und thermisch-oxidativem Abbau der eingesetzten Kunststoffpulver. Das im Bauraum nicht aufgeschmolzene Material, der so genannte Partcake, kann nach dem Bauprozess vom fertigen Bauteil entfernt und für weitere Bauprozesse verwendet werden. Zur Realisierung reproduzierbarer Bau-teileigenschaften ist jedoch eine Aufbereitung („Refreshen“) des Partcake-Pulvers notwendig. Im Rahmen des Beitrags werden Erkenntnisse zum Alterungsverhalten von Kunst-stoffpulvern vorgestellt. In einem Modellversuch wurde der Verarbeitungsprozess für PA12-Pulver nachgestellt und somit verschiedene Alterungsstufen generiert. Beson-deres Augenmerk wurde auf den Einfluss einer Materialvorbehandlung gelegt. Die gealterten Pulver wurden physikalisch und thermoanalytisch hinsichtlich ihrer verar-beitungsrelevanten Materialeigenschaften untersucht.

Thermographie zur Temperaturmessung beim Laser-Sintern – ein Beitrag zur Qualitätssicherung?

Beim Laser-Sintern wird das Pulverbett durch Heizstrahler vorgeheizt, um an der Pulveroberfläche eine Temperatur knapp unterhalb des Materialschmelzpunktes zu erzielen. Dabei soll die Temperaturverteilung auf der Oberfläche möglichst homogen sein, um gleiche Bauteileigenschaften im gesamten Bauraum zu erzielen und den Bauteilverzug gering zu halten. Erfahrungen zeigen jedoch sehr inhomogene Temperaturverteilungen, weshalb oftmals die Integration von neuen oder optimierten Prozessüberwachungssystemen in die Anlagen gefordert wird. Ein potentiell einsetzbares System sind Thermographiekameras, welche die flächige Aufnahme von Oberflächentemperaturen und somit Aussagen über die Temperaturen an der Pulverbettoberfläche erlauben. Dadurch lassen sich kalte Bereiche auf der Oberfläche identifizieren und bei der Prozessvorbereitung berücksichtigen. Gleichzeitig ermöglicht die Thermografie eine Beobachtung der Temperaturen beim Lasereingriff und somit das Ableiten von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern und Schmelzetemperaturen. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde ein IR-Kamerasystem erfolgreich als Festeinbau in eine Laser-Sinteranlage integriert und Lösungen für die hierbei auftretenden Probleme erarbeitet. Anschließend wurden Untersuchungen zur Temperaturverteilung auf der Pulverbettoberfläche sowie zu den Einflussfaktoren auf deren Homogenität durchgeführt. In weiteren Untersuchungen wurden die Schmelzetemperaturen in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter ermittelt. Auf Basis dieser Messergebnisse wurden Aussagen über erforderliche Optimierungen getroffen und die Nutzbarkeit der Thermografie beim Laser-Sintern zur Prozessüberwachung, -regelung sowie zur Anlagenwartung als erster Zwischenstand der Untersuchungen bewertet.

Lithographiebasierte Fertigung keramischer Bauteile

Im Rahmen des EU-Projektes PHOCAM entwickelt das beteiligte Konsortium Anlagen und Materialien für die generative Fertigung keramischer Bauteile auf Basis der Photopolymerisation. Das Kernelement der verwendeten Fertigungsanlagen, der DLP Projektor, erzeugt mittels leistungsstarker LEDs und einem 1080p DMD (Digital Micromirror Device) Bilder mit 1920x1080 Bildpunkten und der Pixelgröße von 40µm, woraus sich die Baufeldgröße von 76,8x43,2mm ergibt. Ein hochviskoser Schlicker, bestehen aus einem gefülltem fotosensitiven Harzsystem, wird von unten durch die gläserne Materialwanne belichtet, wodurch der Schlicker lokal aushärtet (polymerisiert). Auf diese Weise entsteht der Grünling, der in schichtbauweise (Standardschichtdicke von 25-50µm) aufgebaut ist. Im nachfolgenden Sinterprozess werden die Grünlinge zu den fertigen Keramikteilen gebrannt. Als keramisches Basismaterial für den Schlicker wurde vorwiegend Aluminiumoxid in Pulverform verwendet. Mit dem entwickelten System konnten bislang Schlicker mit einem Füllgrad (Keramikanteil) bis zu 50Vol% erfolgreich verarbeitet und zu Keramikteilen mit einer theoretischen Dichte von 99,6% gesintert werden.

Ursachen für eine mangelnde Reproduzierbarkeit beim Laser-Sintern von Kunststoffbauteilen

Das Laser-Sintern hat sich in den letzten Jahren zunehmend als Kleinserienfertigungsverfahren für Kunststoffbauteile etabliert. Dennoch entspricht die Bauteilqualität aufgrund von Verzug oder mangelnder Reproduzierbarkeit der Eigenschaften oftmals nicht den Anforderungen. Ein Grund hierfür ist die inhomogene Temperaturführung während des Prozesses. So ergeben sich aufgrund einer inhomogenen Temperaturverteilung auf der Pulverbettoberfläche sowie durch unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten im Pulverbett zum Teil deutliche lokale Unterschiede im Temperatur-Zeit-Verhalten. Grundlegende Untersuchungen zu diesen Effekten fehlen jedoch bislang. Im Rahmen der dargestellten Untersuchungen gilt es daher zum einen die Reproduzierbarkeit verschiedener Laser-Sinter-Anlagen in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften, die Maßhaltigkeit und die Bauteildichte zu analysieren und zum anderen diese Ergebnisse mit den lokalen Temperatur- und Abkühlbedingungen im Pulverbett zu korrelieren. Dabei werden durch thermografische Untersuchungen die Temperaturverteilung an der Pulverbett-oberfläche charakterisiert sowie durch Einsatz entsprechender Funk-Temperatur-messsensorik die lokalen Abkühlbedingungen von Bauteilen innerhalb des Pulverbettes analysiert. Diese lokalen Temperatur- und Abkühlbedingungen sollen anschließend mit positionsabhängigen Analysen zum Bauteilschrumpf korreliert werden. Abschließend werden Optimierungspotentiale für ein neuentwickeltes Temperaturführungssystem mit homogeneren Temperatur- und Abkühlbedingungen abgeleitet.

Effect of mannitol dry powder challenge on exhaled nitric oxide in children

BACKGROUND Fractional exhaled nitric oxide (FENO), a non-invasive marker of eosinophilic airway inflammation, is increasingly used for diagnostic and therapeutic decisions in adult and paediatric asthma. Standardized guidelines for the measurement of FENO recommend performing FENO measurements before rather than after bronchial provocation tests. OBJECTIVE To investigate whether FENO levels decrease after a Mannitol dry powder (MDP) challenge in a clinical setting, and whether the extent of the decrease is influenced by number of MDP manoeuvres, baseline FENO, atopy and doctor diagnosed asthma. METHODS Children aged 6-16 years, referred for possible reactive airway disease to a respiratory outpatient clinic, performed an MDP challenge (Aridol®, Pharmaxis, Australia). FENO was measured in doublets immediately before and after the challenge test using the portable NIOX MINO® device (Aerocrine, Stockholm, Sweden). We analysed the data using Kruskal-Wallis rank tests, Wilcoxon signed rank tests and multivariable linear regressions. RESULTS One hundred and seven children completed both tests (mean±SD age 11.5±2.8 years). Overall, median (interquartile range) FENO decreased slightly by -2.5 ppb (-7.0, -0.5), from 18.5 ppb (10.5, 45.5) before the MDP challenge to 16.5 ppb thereafter (8.5, 40.5; p<0.001). In all participants, the change in FENO was smaller than one standard deviation of the baseline mean. The % fall in FENO was smaller in children with less MDP manoeuvres (e.g. higher bronchial responsiveness; p = 0.08) but was not influenced by levels of baseline FENO (p = 0.68), atopy (p = 0.84) or doctor diagnosed asthma (p = 0.93). CONCLUSION MDP challenge test influences FENO values but differences are small and clinically barely relevant.

Clinical outcomes following subgingival application of a novel erythritol powder by means of air polishing in supportive periodontal therapy: a randomized, controlled clinical study

OBJECTIVES The aim of this prospective, randomized, controlled clinical study was to compare the clinical outcomes of the subgingival treatment with erythritol powder by means of an air-polishing (EPAP) device and of scaling and root planing (SRP) during supportive periodontal therapy (SPT). METHOD AND MATERIALS 40 patients enrolled in SPT were randomly assigned to two groups of equal size. Sites had to show signs of inflammation (bleeding on probing [BOP]-positive) and a probing pocket depth (PPD) of ≥ 4 mm, however, without presence of detectable subgingival calculus. During SPT, these sites were treated with EPAP or SRP, respectively. Full mouth and site-specific plaque indices, BOP, PPD, and clinical attachment level (CAL) were recorded at baseline (BL) and at 3 months, whereas the percentage of study sites positive for BOP (BOP+) was considered as primary outcome variable. Additionally, patient comfort using a visual analog scale (VAS) and the time needed to treat per site was evaluated. RESULTS At 3 months, mean BOP level measured 45.1% at test sites and 50.6% at control sites, respectively, without a statistically significant difference between the groups (P > .05). PPD and CAL slightly improved for both groups with comparable mean values at 3 months. Evaluation of patient tolerance showed statistically significantly better values among patients receiving the test treatment (mean VAS [0-10], 1.51) compared to SRP (mean VAS [0-10], 3.66; P = .0012). The treatment of test sites was set to 5 seconds per site. The treatment of control sites, on the other hand, lasted 85 seconds on average. CONCLUSION The new erythritol powder applied with an air-polishing device can be considered a promising modality for repeated instrumentation of residual pockets during SPT. CLINICAL RELEVANCE With regard to clinical outcomes during SPT, similar results can be expected irrespective of the two treatment approaches of hand instrumentation or subgingival application of erythritol powder with an air-polishing device in sites where only biofilm removal is required.