Disseny dels elements constitutius per adaptar un centre de mecanitzat de control numèric a la tecnologia Incremental Sheet Forming (ISF)

Un dels processos tradicionals de conformació de xapa més utilitzats a nivell industrial, degut a la seva rapidesa d’operació i la seva maduresa del procés, és l’embotició. Per a dur a terme aquest procés és necessària la construcció d’uns utillatges (matriu i punxó) per a cada tipus de producte. Aquests utillatges estan fabricats amb materials altament resistents ja que han de poder suportar càrregues molt importants durant la deformació. A més, s’han de garantir unes precisions dimensionals molt bones per tal d’evitar el xoc entre les dues parts de l’utillatge i per a assegurar que la peça obtinguda tingui les dimensions desitjades. Aquest fet implica que el procés d’obtenció de les matrius i punxons tingui un cost molt elevat i per a amortitzar-lo és necessari que la producció sigui en massa.L’objecte d’aquest projecte és adaptar el centre de mecanitzat Kondia HS1000 per tal de poder dur a terme recerca bàsica de la tecnologia de conformat incremental de xapa (ISF) en el Grup de Recerca en Enginyeria del Producte, Procés i Producció (GREP)

Disseny dels elements constitutius per adaptar un centre de mecanitzat de control numèric a la tecnologia Incremental Sheet Forming (ISF)

Un dels processos tradicionals de conformació de xapa més utilitzats a nivell industrial, degut a la seva rapidesa d’operació i la seva maduresa del procés, és l’embotició. Per a dur a terme aquest procés és necessària la construcció d’uns utillatges (matriu i punxó) per a cada tipus de producte. Aquests utillatges estan fabricats amb materials altament resistents ja que han de poder suportar càrregues molt importants durant la deformació. A més, s’han de garantir unes precisions dimensionals molt bones per tal d’evitar el xoc entre les dues parts de l’utillatge i per a assegurar que la peça obtinguda tingui les dimensions desitjades. Aquest fet implica que el procés d’obtenció de les matrius i punxons tingui un cost molt elevat i per a amortitzar-lo és necessari que la producció sigui en massa.L’objecte d’aquest projecte és adaptar el centre de mecanitzat Kondia HS1000 per tal de poder dur a terme recerca bàsica de la tecnologia de conformat incremental de xapa (ISF) en el Grup de Recerca en Enginyeria del Producte, Procés i Producció (GREP)

Design of supramolecular beta-sheet forming beta-turns containing aromatic rings and non-coded alpha-aminoisobutyric acid and the formation of flat fibrillar structures through self-assembly

Single crystal X-ray diffraction studies show that the three designed tripeptides Boc-Leu-Aib-m-NA-NO2 (I), Boc-Phe-Aib-m-NA-NO2 (II) and Boc-Pro-Aib-m-ABA-OMe (III) (Aib, -aminoisobutyric acid; m-NA, m-nitroaniline; m-ABA, m-aminobenzoic acid; Boc, t-butyloxycarbonyl) containing aromatic rings in the backbones adopt -turn structures that are self-assembled through intermolecular hydrogen bonds and van der Waals interactions to create layers of -sheets. Solvent-dependent NMR titration and CD studies show that the -turn structures of the peptides also exist in the solution phase. The field emission scanning electron microscopic and transmission electron microscopic images of the peptides in the solid state reveal fibrillar structures of flat morphology that are formed through -sheet mediated self-assembly of the preorganised -turn building blocks.

Supramolecular parallel beta-sheet and amyloid-like fibril forming peptides using delta-aminovaleric acid residue

Four terminally blocked tripeptides containing delta-aminovaleric acid residue self-assemble to form supramolecular beta-sheet structures as are revealed from their FT-IR data. Single crystal X-ray diffraction studies of two representative peptides also show that they form parallel beta-sheet structures. Self-aggregation of these beta-sheet forming peptides leads to the formation of fibrillar structures, as is evident from scanning electron microscopic (SEM) and transmission electron microscopic (TEM) images. These peptide fibrils bind to a physiological dye, Congo red and exhibit a typical green-gold birefringence under polarized light, showing close resemblance to neurodegenerative disease causing amyloid fibrils. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Projecto de sistema de fixação de punções para quinadoras hidráulicas

Mestrado em Engenharia Mecânica - Construções Mecânicas

Estudo de Ferramentas FEA Comerciais na Simulação Numérica de Processos de Conformação de Chapas Metálicas. Aplicação à Indústria Automóvel.

Os componentes obtidos através da conformação plástica de chapas têm uma grande importância, tanto na etapa de concepção do produto como na etapa de produção na indústria automóvel. Isto comprova-se pelo facto de, em média, cada automóvel integrar cerca de 500 componentes estampados para construir o chassis e a carroçaria [Alves 2003]. Deste total de componentes, 50 são de grandes dimensões (portas, tejadilho, painéis inferior e laterais, entre outros) e necessitam, em média, de cinco ferramentas para o seu fabrico, sendo o custo estimado para cada ferramenta de 230 000 € [Col 2000, Alves 2003]. Para além da indústria automóvel, a conformação plástica de chapas metálicas é um processo tecnológico presente nas indústrias relativas à aeroespacial, petrolífera, decoração, alimentar, entre outras. Do ponto de vista do enquadramento económico, cerca de 20% do custo total de um automóvel novo é devido à incorporação de componentes metálicos estampados. [Alves 2003]. A pressão do “Mercado Global” faz com que os custos relativos à matéria-prima, energia e mão-de-obra sejam uma constante em termos de redução do seu impacte no orçamento das empresas fornecedoras destes produtos. É neste contexto que surge a necessidade da realização deste estudo de Benchmark de Softwares, tornando-se bastante importante, quer ao nível da competitividade industrial, quer ao nível da inovação para novos produtos. A análise por elementos finitos desempenha um papel primordial no tryout virtual e otimização das ferramentas e processos de conformação plástica. Os objetivos principais deste estudo de simulação numérica são a identificação e comparação dos resultados obtidos pelo AUTOFORM e pelo PAMSTAMP, para cada uma das variáveis identificadas como as mais influentes na robustez dos processos de estampagem de chapa metálica. Estas variáveis identificadas são: consumo de material (Draw-in) após conformação; forças de conformação; valores de variação de espessura e dos valores de extensão e resultados de Springback. Os resultados obtidos são comparados com os resultados experimentais e, desta forma, avalia-se a capacidade inovadora e a eficácia de cada um dos softwares, obtendo-se assim, uma orientação mais real para o software mais indicado aos objetivos impostos pela indústria automóvel. Para este efeito, a indústria automóvel, como maior impulsionador e motor da investigação na área da simulação numérica aplicada aos processos de estampagem, tem aderido em peso ao Benchmarking. Um exemplo disto, é o que acontece nas conferências Numisheet. O Benchmark #2 da conferência Numisheet 2008 é analisado pormenorizadamente e os resultados numéricos e experimentais são comparados e apresentados. Dois materiais distintos (aço HC260LAD e liga de alumínio AC170), assim como três modelos com geometrias diferentes (com e sem freios) são apresentados neste relatório. Com vista à redução dos ciclos tentativa-erro, tem-se adotado ciclos virtuais ou numéricos e tem-se incrementado a interatividade entre as fases de concepção e projeto, num conceito muito próprio, mas cada vez mais abrangente, denominado “produção virtual”. É nesta filosofia que se insere a simulação numérica dos processos de conformação de chapa.

Investigation of the regulation mechanisms for bioplastics production from industrial residues

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Estudi medi ambiental del centre de mecanitzat Kondia HS1000 quan s'utilitza com a màquina d'ISF

Aproximadament deu anys enrere, es va començar a desenvolupar un nou procés industrial de deformació de xapa anomenat conformació incremental de xapa, Incremental Sheet Forming (ISF) en anglès. En aquest procés, una làmina de xapa és subjectada per un suport i conformada per una eina que normalment és un punxó amb punta semiesfèrica que es mou segons les directrius d’un software de control numèric. Aquest moviment de l’eina es fa en el pla, i un cop ja s’ha realitzat un contorn, l’eina baixa per realitzar-ne un altre i així successivament fins a la realització de la peça desitjada. Aquest procés de conformat de xapa està considerat com una alternativa al procés d’embotició, i la seva principal avantatge és que es pot considerar una gran alternativa al procés d’embotició per a la fabricació de petits lots de producte. La diferència més destacable és que en el procés de conformació incremental de xapa no es necessiten grans matrius ni punxons, que són molt costosos ja que han de garantir unes precisions molt elevades. A l’actualitat, aquest sistema encara es troba en fase d’investigació, no hi ha estudis definitius que aportin resultats fiables sobre la viabilitat del procés en aplicacions industrials, però cada vegada hi ha més equips de treball universitaris que es dediquen a estudiar-lo i més empreses que l’estan introduint en els seus departaments de I+D per tal d’adaptar els seus processos de fabricació a aquesta nova tecnologia. Un dels equips de treball que estan investigant aquest procés es el Grup de Recerca d’Enginyeria de Producte, Procés i Producció (GREP) situat al parc científic i tecnològic de l’Universitat de Girona. Disposen d’un centre de mecanitzat CNC de la marca Kondia model HS1000 que actualment es troba en període d’adaptació per tal de desenvolupar una màquina híbrida en la qual es duran a terme processos de conformació de xapa i sinterització per làser. Per tal d’adaptar la màquina, una part dels estudis que s’han de realitzar és la investigació sobre el consum i emissions de CO2 generades durant el procés de fabricació. Així doncs, aquest projecte final de carrera és aquest estudi de forma experimental i teòrica sobre el consum energètic del centre de mecanitzat, quan s’utilitza amb la tècnica de Incremental Sheet Forming (ISF). Es pretén estudiar el consum energètic de la tecnologia tenint en compte paràmetres de procés com ara el material, geometries, energia elèctrica consumida i programació de la trajectòria de l’eina, paràmetres relacionats amb l’origen de l’energia i aspectes relacionats amb els costos de producció

Verification of a dynamic laboratory scale former

Laboratoriomittakaavainen formeri on välttämätön, jotta paperinvalmistusprosessin jäljitteleminen olisi mahdollista. Vaikka erilaisia formereita löytyykin paperiteollisuudesta, tilaa on kuitenkin laboratoriomittakaavaiselle paperinvalmistusmenetelmälle, joka sijoittuisipilottikoneen ja perinteisen laboratorioarkkimuotin välille. Formeri, jolla saadaan aikaiseksi oikean paperinvalmistuksen kaltaiset olosuhteet ja ilmiöt on kehitetty, ja sen toiminta on testattu Nalcon Papermaking Centreof Excellence:ssä Espoossa. Formeri on yhdistetty Nalcon lähestymisjärjetelmäsimulaattoriin ja simulaattorilla aikaansaadut hydro-kemialliset ilmiöt voidaan testata nyt myös arkeista. Laitteessa on perälaatikko ja viiraosa. Perälaatikosta massa virtaa viiralle, joka liikkuu eteenpäin hihnakuljettimen hihnojen päällä. Suihku-viira -suhdetta voidaan muuttaa joko muuttamalla virtausnopeutta tai viiran nopeutta tai säätämällä perälaatikon huuliaukkoa. Formerintoiminnan testaus osoitti, että se toimii teknisesti hyvin ja tulokset ovat toistettavia ja loogisia. Arkeissa kuidut ovat orientoituneet, formaatio ja vetolujuussuhde KS/PS riippuvat voimakkaasti suihku-viira -suhteesta, kuten oikeillakinpaperikoneilla.

PulpExpert-massa-analysaattorin arkinmuodostus

Laboratoriossa tutkittiin rainaussakeuden ja neliömassan vaikutusta formaatioon ja muiden paperin ominaisuuksien hajontoihin sakeusalueella 0,036 %- 0,067 % ja neliömassa-alueella 65 g/m2- 125 g/m2. Havaittiin, että rainaussakeudella oli vaikutusta vain mäntysellusta valmistettujen arkkien formaatioon. Neliömassan noustessa kaikista tutkituista massoista valmistettujen arkkien formaatiot huononivat. Pulseeraus tai alipaine vedenpoiston aikana ei parantanut Turbulence Pulse Sheet Former-laitteella valmistettujen kuumahierrearkkien formaatiota. Kahdella koelaitteella tehtiin sakeusajo, toistokoe ja vuorottelukoe. Laite A mittasi tiettyihin sakeuksiin valmistettujen massojen sakeudet tarkasti. Laitteen B sakeusmittauksessa havaittiin säännöllinen poikkeama. Toistokokeen tuloksista tarkasteltiin mitattujen arvojen hajontoja, laitteiden massanerotuskykyä ja arkkien formaatiota. Laite A teki silmämääräisesti tasaisempia arkkeja, mutta niiden formaatio oli huonompi. Laitteella A saavutettiin pienemmät näytepisteiden sisäiset hajonnat repäisylujuusmittauksessa ja laitteella B vaaleuden mittauksessa. Laite A erotteli massat paremmin vaaleusmittauksessa ja laite B ilmanläpäisevyyden mittauksessa. Vuorottelukokeessa havaittiin, ettei massojen nopea vuorottelu kasvata olennaisesti mittaustuloksien hajontoja.

Nestepakkauskartongin runkokerroksen rakenteen optimointi

Diplomityön tavoitteena oli optimoida KA4:n nestepakkauskartongin runkokerroksen massakoostumus ja rakenne kartonkikoneen uusinnan jälkeen. Työssä tutkittiin Natura 285 –laatua, jota käytetään yhden litran vetoisissa maitopurkeissa. Pääasiallisena tavoitteena oli lisätä CTMP:n osuutta ja vähentää mäntysellun osuutta rungossa siten, että kartongin laatu ei heikkene. Työn kirjallisuusosassa perehdyttiin nestepakkauskartongin kriittisiin ominaisuuksiin ja CTMP:n vaikutuksiin runkokerroksessa. Rainanmuodostusta ja kuituverkoston lujuuden syntymistä käsiteltiin omina kokonaisuuksinaan. CTMP:n freeness-tason huomattava vähentäminen kasvattaa kartongin z-lujuutta ja palstautumislujuutta merkittävästi. Samalla höyrynkulutus kuitenkin kasvaa ja kartongin jäykkyys laskee jonkin verran paksuuden vähenemisen seurauksena. CTMP:n freeness-tason alentaminen arvosta 420 ml CSF arvoon 380 ml CSF ei alenna bulkkia merkittävästi. CTMP:n määrän kasvattaminen yli 60 %:in keskikerroksessa alentaa palstautumislujuutta ja z-lujuutta merkittävästi. Runkokerroksen mäntysellun korvaaminen koivusellulla parantaa kartongin sileyttä merkittävästi vakiopaksuudessa. Runkokerroksen massakomponenttien jauhatuksen lisäämisestä huolimatta z-lujuus ja palstautumislujuus laskevat vastaavasti huomattavan paljon. Koivusellun käytöllä valmiin pakkauksen ominaisuudet eivät heikkene, mutta painatusominaisuudet paranevat. CTMP-laitoksen pääjauhinten uudella LE-terämallilla saavutetaan huomattava energian säästö vanhaan terämalliin verrattuna. Kuidun keskipituus laskee jonkin verran LE-terien ikääntyessä ja samalla kuitujen sitoutumiskyky heikkenee.

Anàlisi energètic de deformació incremental de xapa en materials polimèrics

Existeixen diversos estudis que avaluen el consum energètic derivat del procés de producció deISF (Incremental Sheet Forming), principalment per materials metàl•lics. Per tant, l’objectiu d’aquest projecte ésdeterminar el consum energètic en la conformació de materials plàstics en aquest procés.S’estudiarà el consum energètic mesurant l’energia elèctrica necessària per al procés, utilitzantdiferents paràmetres i estratègies de fabricació, com poden ser diferents materialspolimèrics, trajectòries variades de conformat, diferents velocitats d’avanç i rotació i diferentsgeometries.Un cop analitzat el consum energètic derivat de la fabricació amb ISF es valorarà l’impacteambiental que provoca aquesta tecnologia

Influence of end-capping on the self-assembly of model amyloid peptide fragments

The influence of charge and aromatic stacking interactions on the self-assembly of a series of four model amyloid peptides has been examined. The four model peptides are based on the KLVFF motif from the amyloid Beta peptide, ABeta(16-20) extended at the N terminus with two Beta-alanine residues. We have studied NH2-BetaABetaAKLVFF-COOH (FF), NH2-BetaABetaAKLVFCOOH (F), CH3CONH-BetaABetaAKLVFF-CONH2 (CapF), and CH3CONH-BetaABetaAKLVFFCONH2 (CapFF). The former two are uncapped (net charge plus 2) and differ by one hydrophobic phenylalanine residue; the latter two are the analogous capped peptides (net charge plus 1). The self-assembly characteristics of these peptides are remarkably different and strongly dependent on concentration. NMR shows a shift from carboxylate to carboxylic acid forms upon increasing concentration. Saturation transfer measurements of solvent molecules indicate selective involvement of phenylalanine residues in driving the self-assembly process of CapFF due presumably to the effect of aromatic stacking interactions. FTIR spectroscopy reveals beta-sheet features for the two peptides containing two phenylalanine residues but not the single phenylalanine residue, pointing again to the driving force for self-assembly. Circular dichroism (CD) in dilute solution reveals the polyproline II conformation, except for F which is disordered. We discuss the relationship of this observation to the significant pH shift observed for this peptide when compared the calculated value. Atomic force microscopy and cryogenic-TEM reveals the formation of twisted fibrils for CapFF, as previously also observed for FF. The influence of salt on the self-assembly of the model beta-sheet forming capped peptide CapFF was investigated by FTIR. Cryo-TEM reveals that the extent of twisting decreases with increased salt concentration, leading to the formation of flat ribbon structures. These results highlight the important role of aggregation-induced pKa shifts in the self-assembly of model beta-sheet peptides.

Altering peptide fibrillization by polymer conjugation

A strategy is presented that exploits the ability of synthetic polymers of different nature to disturb the strong selfassembly capabilities of amyloid based β-sheet forming peptides. Following a convergent approach, the peptides of interest were synthesized via solid-phase peptide synthesis (SPPS) and the polymers via reversible addition−fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization, followed by a copper(I) catalyzed azide− alkyne cycloaddition (CuAAC) to generate the desired peptide− polymer conjugates. This study focuses on a modified version of the core sequence of the β-amyloid peptide (Aβ), Aβ(16−20) (KLVFF). The influence of attaching short poly(Nisopropylacrylamide) and poly(hydroxyethylacrylate) to the peptide sequences on the self-assembly properties of the hybrid materials were studied via infrared spectroscopy, TEM, circular dichroism and SAXS. The findings indicate that attaching these polymers disturbs the strong self-assembly properties of the biomolecules to a certain degree and permits to influence the aggregation of the peptides based on their β-sheets forming abilities. This study presents an innovative route toward targeted and controlled assembly of amyloid-like fibers to drive the formation of polymeric nanomaterials.

Influence of surface texture on the galling characteristics of lean duplex and austenitic stainless steels

Two simulative test methods were used to study galling in sheet forming of two types of stainlesssteel sheet: austenitic (EN 1.4301) and lean duplex LDX 2101 (EN 1.4162) in different surface conditions. Thepin-on-disc test was used to analyse the galling resistance of different combinations of sheet materials and lubricants. The strip reduction test, a severe sheet forming tribology test was used to simulate the conditionsduring ironing. This investigation shows that the risk of galling is highly dependent on the surface texture of theduplex steel. Trials were also performed in an industrial tool used for high volume production of pumpcomponents, to compare forming of LDX 2101 and austenitic stainless steel with equal thickness. The forming forces, the geometry and the strains in the sheet material were compared for the same component.It was found that LDX steels can be formed to high strain levels in tools normally applied for forming ofaustenitic steels, but tool adaptations are needed to comply with the higher strength and springback of thematerial.