Surface quality of profile extrusion dies manufactured by Selective Laser Melting

The design of plastics profile extrusion dies becomes increasingly more complex so that conventional manufacture processes reach their limit in the die manufacture. A feasible manufacture of arbitrarily designed dies is only possible by additive manufacturing. An especially promising process is hereby the Selective Laser Melting with which metal parts with series identical mechanical properties can be produced without the need for part specific tooling or downstream sintering processes. Disadvantegeous is, however, the relatively rough surface of additively manufactured parts. Against this background, the manufacturing of an profile extrusion die by Selective Laser Melting and the plastics profile surface quality, that can be achieved with such dies, is investigated. For this purpose, profiles are extruded both with an additively manufactured die and a conventionally milled sample of the same die geometry. In case of the additively manufactured die a concept for the surface finishing of the flow channel is required, which can be applied to arbitrarily shaped geometries. Therefore, two different reworking processes are applied only to the die land of the flow channel. The comparison of the surface roughnesses shows that the additively manufactured die with a polished die land delivers the same surface quality as the conventional die.

Process Gas Infiltration in Inconel 718 Samples during SLM Processing

Argon infiltration is a well-known problem of hot isostatic pressed components. Thus, the argon content is one quality attribute which is measured after a hot isostatic pressing (HIP) process. Since the Selective Laser Melting (SLM) process takes place under an inert argon atmosphere; it is imaginable that argon is entrapped in the component after SLM processing. Despite using optimized process parameters, defects like pores and shrink holes cannot be completely avoided. Especially, pores could be filled with process gas during the building process. Argon filled pores would clearly affect the mechanical properties. The present paper takes a closer look at the porosity in Inconel 718 samples, which were generated by means of SLM. Furthermore, the argon content of the powder feedstock, of samples made by means of SLM, of samples which were hot isostatic pressed after the SLM process, and of conventionally manufactured samples were measured and compared. The results showed an increased argon content in the Inconel 718 samples after SLM processing compared to conventional manufactured samples.

Selective Laser Melting of the Eutectic Silver-Copper Alloy Ag 28 wt % Cu

The aim of this work was to perform a detailed investigation of the use of Selective Laser Melting (SLM) technology to process eutectic silver-copper alloy Ag 28 wt. % Cu (also called AgCu28). The processing occurred with a Realizer SLM 50 desktop machine. The powder analysis (SEM-topography, EDX, particle distribution) was reported as well as the absorption rates for the near-infrared (NIR) spectrum. Microscope imaging showed the surface topography of the manufactured parts. Furthermore, microsections were conducted for the analysis of porosity. The Design of Experiments approach used the response surface method in order to model the statistical relationship between laser power, spot distance and pulse time.

Applying 3D modelling technology to traditional craftwork : rapid prototyping in artisanal jewellery making and its impact on the perceived value of jewellery

Depuis la révolution industrielle, l’évolution de la technologie bouleverse le monde de la fabrication. Aujourd'hui, de nouvelles technologies telles que le prototypage rapide font une percée dans des domaines comme celui de la fabrication de bijoux, appartenant jadis à l'artisanat et en bouscule les traditions par l'introduction de méthodes plus rapides et plus faciles. Cette recherche vise à répondre aux deux questions suivantes : - ‘En quoi le prototypage rapide influence-t-il la pratique de fabrication de bijoux?’ - ‘En quoi influence-t-il de potentiels acheteurs dans leur appréciation du bijou?’ L' approche consiste en une collecte de données faite au cours de trois entretiens avec différents bijoutiers et une rencontre de deux groupes de discussion composés de consommateurs potentiels. Les résultats ont révélé l’utilité du prototypage rapide pour surmonter un certain nombre d'obstacles inhérents au fait-main, tel que dans sa géométrie, sa commercialisation, et sa finesse de détails. Cependant, il se crée une distance entre la main du bijoutier et l'objet, changeant ainsi la nature de la pratique. Cette technologie est perçue comme un moyen moins authentique car la machine rappelle la production de masse et la possibilité de reproduction en série détruit la notion d’unicité du bijou, en réduisant ainsi sa charge émotionnelle. Cette recherche propose une meilleure compréhension de l'utilisation du prototypage rapide et de ses conséquences dans la fabrication de bijoux. Peut-être ouvrira-t-elle la voie à une recherche visant un meilleur mariage entre cette technique et les méthodes traditionnelles.

Forensisch relevante SNP-Genotypisierung mittels elektronischer Microarray-Technologie

Die vorliegende Dissertation entstand im Rahmen eines multizentrischen EU-geförderten Projektes, das die Anwendungsmöglichkeiten von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) zur Individualisierung von Personen im Kontext der Zuordnung von biologischen Tatortspuren oder auch bei der Identifizierung unbekannter Toter behandelt. Die übergeordnete Zielsetzung des Projektes bestand darin, hochauflösende Genotypisierungsmethoden zu etablieren und zu validieren, die mit hoher Genauigkeit aber geringen Aufwand SNPs im Multiplexformat simultan analysieren können. Zunächst wurden 29 Y-chromosomale und 52 autosomale SNPs unter der Anforderung ausgewählt, dass sie als Multiplex eine möglichst hohe Individualisierungschance aufweisen. Anschließend folgten die Validierungen beider Multiplex-Systeme und der SNaPshot™-Minisequenzierungsmethode in systematischen Studien unter Beteiligung aller Arbeitsgruppen des Projektes. Die validierte Referenzmethode auf der Basis einer Minisequenzierung diente einerseits für die kontrollierte Zusammenarbeit unterschiedlicher Laboratorien und andererseits als Grundlage für die Entwicklung eines Assays zur SNP-Genotypisierung mittels der elektronischen Microarray-Technologie in dieser Arbeit. Der eigenständige Hauptteil dieser Dissertation beschreibt unter Verwendung der zuvor validierten autosomalen SNPs die Neuentwicklung und Validierung eines Hybridisierungsassays für die elektronische Microarray-Plattform der Firma Nanogen Dazu wurden im Vorfeld drei verschiedene Assays etabliert, die sich im Funktionsprinzip auf dem Microarray unterscheiden. Davon wurde leistungsorientiert das Capture down-Assay zur Weiterentwicklung ausgewählt. Nach zahlreichen Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich PCR-Produktbehandlung, gerätespezifischer Abläufe und analysespezifischer Oligonukleotiddesigns stand das Capture down-Assay zur simultanen Typisierung von drei Individuen mit je 32 SNPs auf einem Microarray bereit. Anschließend wurde dieses Verfahren anhand von 40 DNA-Proben mit bekannten Genotypen für die 32 SNPs validiert und durch parallele SNaPshot™-Typisierung die Genauigkeit bestimmt. Das Ergebnis beweist nicht nur die Eignung des validierten Analyseassays und der elektronischen Microarray-Technologie für bestimmte Fragestellungen, sondern zeigt auch deren Vorteile in Bezug auf Schnelligkeit, Flexibilität und Effizienz. Die Automatisierung, welche die räumliche Anordnung der zu untersuchenden Fragmente unmittelbar vor der Analyse ermöglicht, reduziert unnötige Arbeitsschritte und damit die Fehlerhäufigkeit und Kontaminationsgefahr bei verbesserter Zeiteffizienz. Mit einer maximal erreichten Genauigkeit von 94% kann die Zuverlässigkeit der in der forensischen Genetik aktuell eingesetzten STR-Systeme jedoch noch nicht erreicht werden. Die Rolle des neuen Verfahrens wird damit nicht in einer Ablösung der etablierten Methoden, sondern in einer Ergänzung zur Lösung spezieller Probleme wie z.B. der Untersuchung stark degradierter DNA-Spuren zu finden sein.

3D-Printing mit der PolyJet-Technologie von Objet

Objet Geometries Ltd entwickelt und produziert Rapid Prototyping Systeme und Materialien auf Basis der Polyjet-Technologie und bietet diese im internationalen Markt an. Objet ist der „Pionier“ in der Entwicklung der Polyjet-Technologie zur schnellen Erstellung von hochwertigen Modellen aus den 3D-Daten der Design- und CAx-Systeme. Die Oberflächenqualität, die schnelle Reinigung des Supportmaterials mit Hilfe eines Wasserstrahls, die Bauteilqualität hinsichtlich der Genauigkeit sowie die einfache Bedienung der Systeme zu einem hervorragenden Preis/Leistungsverhältnis zeichnen Objet als Marktführer dieser Technologie aus. Die Systeme von Objet sind insbesondere für den Anwender in Design und Engineering konzipiert und können in einer Büroumgebung betrieben werden. Die verwendeten Materialien sind für den Anwender ohne jegliche Gefahr einsetzbar und sind von einem deutschen Institut mit entsprechenden Zertifikaten dokumentiert. Die Produktlinie von Objet ermöglicht im Design und Engineering die Zeiten in der Produktentwicklung erheblich zu reduzieren. Kunden von Objet sind in Nordamerika, Europa, Asien und Australien zu finden, viele von ihnen sind bedeutende Unternehmen aus den Märkten Automobilindustrie, Elektronik/Elektrotechnik, Spielwaren, Medizin, Konsumerprodukte, Schuhindustrie, Schmuckindustrie und vielen anderen Branchen. Objet wurde 1998 gegründet und befindet sich im privaten Besitz. Das Unternehmen wird von Investoren wie der Scitex Corporation sowie von weiteren privaten Investoren, Unternehmer-Kapitalfonden and Kooperationen in USA, Japan, Europa und Israel unterstützt. Aus Wettbewerbsgründen werden Unternehmenszahlen derzeit nicht öffentlich zur Verfügung gestellt. Das Unternehmen beschäftigt zur Zeit weltweit ca. 75 Mitarbeiter und verfügt über eigene Vertriebs- und Servicecenter in den USA und Europa, sowie Vertriebspartnern in der ganzen Welt. Seit Mitte 2001 wurden über 170 Systeme weltweit vermarktet und installiert. Der Vortrag anlässlich der RapidTech wird diese noch recht „junge“ Technologie, deren Vorteile für den Anwender sowie die möglichen Applikationen an Hand von konkreten Beispielen im Detail erläutern.

Rapid Tooling fuer den Spritzguss- und Al-Druckgusswerkzeugbau

Bedingt durch die geringen Aufbauraten blieb die Anwendung des direkten Lasersinterverfahrens (DMLS) bislang auf die Herstellung kleinerer Formeinsätze für den Spritzguss- bzw. Al-Druckgusswerkzeugbau beschränkt. Um die Technologie des Rapid Tooling auf das Anwendungsfeld für größere Werkzeugeinsätze zu erweitern, ist vom IFAM zusammen mit weiteren europäischen Projektpartnern im Rahmen des Projekts ecoMold der sog. modulare Werkzeugbaukasten entwickelt worden. Das Konzept beruht darauf, dass ein Werkzeugeinsatz in Module zerteilt wird, die separat gefertigt werden. Jedes Modul setzt sich aus einer Grundgeometrie und einer Formgeometrie zusammen. Die Grundgeometrie stellt Volumenbereiche des Werkzeugeinsatzes dar, die keine formbestimmenden Geometrien beinhalten. Die Grundgeometrien werden als standardisierte Grundmodule durch Fräsen kostengünstig hergestellt. Die formbestimmenden Geometrien des Einsatzes werden durch das Lasersinterverfahren auf die Grundmodule aufgesintert. Die verschiedenen Module werden dann zum fertigen Werkzeugeinsatz montiert. Grundlage ist der vollständige STL-Datensatz der beiden Werkzeughälften. Auf der Basis einer Datenbank, die alle zur Verfügung stehenden Grundmodule in verschiedenen Abmessungsabstufungen enthält, wird die Anzahl, die Größe und die Lage der Module automatisiert von der am IFAM entwickelten Software bestimmt. Dabei wird versucht, den ursprünglichen STL-Datensatz des Werkzeugeinsatzes derart in einzelne Module zu zerlegen, dass die aufzusinternden Bereiche minimiert werden und möglichst viele Volumenbereiche des Einsatzes durch die in der Datenbank hinterlegten Grundmodule gefüllt werden. Mit dem vorgestellten System steht ein neues Fertigungskonzept zur Verfügung, das durch eine Kombination aus Lasersinter- und Fräsverfahren gestattet, das Lasersinterverfahren auch für Rapid-Tooling-Anwendungen für größere Bauteile anzuwenden. Erste Erfahrungen und Kalkulationen haben ergeben, dass im Vergleich zu konventionell hergestellten Werkzeugeinsätzen die Kosten um ca. 35% und die benötigten Bauzeiten um ca. 30% reduziert werden können.

Study on microwave dielectric properties of epoxy resin mixtures used for rapid product development

This paper presents a preliminary study on the dielectric properties and curing of three different types of epoxy resins mixed at various stichiometric mixture of hardener, flydust and aluminium powder under microwave energy. In this work, the curing process of thin layers of epoxy resins using microwave radiation was investigated as an alternative technique that can be implemented to develop a new rapid product development technique. In this study it was observed that the curing time and temperature were a function of the percentage of hardener and fillers presence in the epoxy resins. Initially dielectric properties of epoxy resins with hardener were measured which was directly correlated to the curing process in order to understand the properties of cured specimen. Tensile tests were conducted on the three different types of epoxy resins with hardener and fillers. Modifying dielectric properties of the mixtures a significant decrease in curing time was observed. In order to study the microstructural changes of cured specimen the morphology of the fracture surface was carried out by using scanning electron microscopy.

Modeling study on transport organization methods choice of highway rapid passenger transport in China

Some new types of mathematical model among four key techno - economic indexes of highway rapid passenger through transportation were established based on the principles of transportation economics. According to the research on the feasible solutions to the associated parameters which were then compared to the actual value, found some limitation in the existing transport organization method. In order to conquer that, two new types of transport organization method, namely CD (Collecting and Distributing) Method and Relay Method were brought forward. What’s more, a further research was down to estimate their characteristics, such as feasibilities, operation flows, applicability fields, etc. This analysis proves the two methods can offset the shortage of rapid passenger through transportation. To ensure highway rapid passenger transport develop harmoniously, a three-stage development targets was suggested to fuse different organization methods.

Development of rapid and highly resolving combinatorial genotyping schemes for Campylobacter jejuni and Campylobacter coli

Campylobacter jejuni followed by Campylobacter coli contribute substantially to the economic and public health burden attributed to food-borne infections in Australia. Genotypic characterisation of isolates has provided new insights into the epidemiology and pathogenesis of C. jejuni and C. coli. However, currently available methods are not conducive to large scale epidemiological investigations that are necessary to elucidate the global epidemiology of these common food-borne pathogens. This research aims to develop high resolution C. jejuni and C. coli genotyping schemes that are convenient for high throughput applications. Real-time PCR and High Resolution Melt (HRM) analysis are fundamental to the genotyping schemes developed in this study and enable rapid, cost effective, interrogation of a range of different polymorphic sites within the Campylobacter genome. While the sources and routes of transmission of campylobacters are unclear, handling and consumption of poultry meat is frequently associated with human campylobacteriosis in Australia. Therefore, chicken derived C. jejuni and C. coli isolates were used to develop and verify the methods described in this study. The first aim of this study describes the application of MLST-SNP (Multi Locus Sequence Typing Single Nucleotide Polymorphisms) + binary typing to 87 chicken C. jejuni isolates using real-time PCR analysis. These typing schemes were developed previously by our research group using isolates from campylobacteriosis patients. This present study showed that SNP + binary typing alone or in combination are effective at detecting epidemiological linkage between chicken derived Campylobacter isolates and enable data comparisons with other MLST based investigations. SNP + binary types obtained from chicken isolates in this study were compared with a previously SNP + binary and MLST typed set of human isolates. Common genotypes between the two collections of isolates were identified and ST-524 represented a clone that could be worth monitoring in the chicken meat industry. In contrast, ST-48, mainly associated with bovine hosts, was abundant in the human isolates. This genotype was, however, absent in the chicken isolates, indicating the role of non-poultry sources in causing human Campylobacter infections. This demonstrates the potential application of SNP + binary typing for epidemiological investigations and source tracing. While MLST SNPs and binary genes comprise the more stable backbone of the Campylobacter genome and are indicative of long term epidemiological linkage of the isolates, the development of a High Resolution Melt (HRM) based curve analysis method to interrogate the hypervariable Campylobacter flagellin encoding gene (flaA) is described in Aim 2 of this study. The flaA gene product appears to be an important pathogenicity determinant of campylobacters and is therefore a popular target for genotyping, especially for short term epidemiological studies such as outbreak investigations. HRM curve analysis based flaA interrogation is a single-step closed-tube method that provides portable data that can be easily shared and accessed. Critical to the development of flaA HRM was the use of flaA specific primers that did not amplify the flaB gene. HRM curve analysis flaA interrogation was successful at discriminating the 47 sequence variants identified within the 87 C. jejuni and 15 C. coli isolates and correlated to the epidemiological background of the isolates. In the combinatorial format, the resolving power of flaA was additive to that of SNP + binary typing and CRISPR (Clustered regularly spaced short Palindromic repeats) HRM and fits the PHRANA (Progressive hierarchical resolving assays using nucleic acids) approach for genotyping. The use of statistical methods to analyse the HRM data enhanced sophistication of the method. Therefore, flaA HRM is a rapid and cost effective alternative to gel- or sequence-based flaA typing schemes. Aim 3 of this study describes the development of a novel bioinformatics driven method to interrogate Campylobacter MLST gene fragments using HRM, and is called ‘SNP Nucleated Minim MLST’ or ‘Minim typing’. The method involves HRM interrogation of MLST fragments that encompass highly informative “Nucleating SNPS” to ensure high resolution. Selection of fragments potentially suited to HRM analysis was conducted in silico using i) “Minimum SNPs” and ii) the new ’HRMtype’ software packages. Species specific sets of six “Nucleating SNPs” and six HRM fragments were identified for both C. jejuni and C. coli to ensure high typeability and resolution relevant to the MLST database. ‘Minim typing’ was tested empirically by typing 15 C. jejuni and five C. coli isolates. The association of clonal complexes (CC) to each isolate by ‘Minim typing’ and SNP + binary typing were used to compare the two MLST interrogation schemes. The CCs linked with each C. jejuni isolate were consistent for both methods. Thus, ‘Minim typing’ is an efficient and cost effective method to interrogate MLST genes. However, it is not expected to be independent, or meet the resolution of, sequence based MLST gene interrogation. ‘Minim typing’ in combination with flaA HRM is envisaged to comprise a highly resolving combinatorial typing scheme developed around the HRM platform and is amenable to automation and multiplexing. The genotyping techniques described in this thesis involve the combinatorial interrogation of differentially evolving genetic markers on the unified real-time PCR and HRM platform. They provide high resolution and are simple, cost effective and ideally suited to rapid and high throughput genotyping for these common food-borne pathogens.