Att en byggnadsdel kan vara i behov av en förstärkning är inte ovanligt i dagsläget. Det kan handla om ett bjälklag som kommer utsättas för mer last då verksamheten ändras från bostad till kontorslandskap. Alternativa lösningar till att förstärka en sådan konstruktion skulle antingen vara att införa stålbalkar och pelare eller gjuta på det befintliga bjälklaget. Det som få konstruktörer och entreprenörer tänker på är att en kolfiberlösning kan vara ett smidigare alternativ. Examensarbetes syfte är att undersöka om kolfiberförstärkningar kan konkurrera med traditionella förstärkningsmetoder. Lyfta fram för-och nackdelar för samtliga förstärkningsmetoder och väga dem mot varandra utifrån en beräkningssynpunkt och utförandemässigt. Metoder för att få en bra förståelse för hur kolfiber höjer böjmomentkapaciteten är laboration med provtryckningar samt beräkningar på ett verkligt broprojekt. I båda fallen har kolfiberlösningen jämförts med traditionella lösningar. Arbetets resultat visar att kolfiberförstärkningar kan, i många fall, ersätta traditionella förstärkningsmetoder. Detta på grund av sin lätta vikt och höga draghållfasthet som gör det möjligt att på ett effektivt sätt höja böjmomentkapaciten hos byggnadsdelar. Enligt laborationen gav kolfiberförstärkningen ungefär samma procentuella ökning i hållfasthet som en plattstålförstärkning. / A building part could need a reinforcement. It could be a system of joists that are soon going to be loaded with heavier loads when business is changing from residence to an office. The alternate solution to reinforce that kind of construction would be with steel beams and columns or increase the height of the floor with more concrete. What few constructors and contractors know are the solution with carbon fiber reinforcement could be a better alternative. The purpose of the thesis is to study if carbon fiber reinforcement could compete with traditional reinforcement methods. From a calculating and a work-related perspective the project will underline the pro and cons with all of the reinforcement methods. To demonstrate how carbon fiber increase the bending moment capacity have lab and calculation of a real bridge project been executed. In both cases have a carbon fiber solution been compared with traditional reinforcement methods. The result of the thesis shows that carbon fiber reinforcement could replace traditional methods in many cases. The pros with the carbon fiber reinforcement is the light weight and high tensile strength that makes it possible, on an efficient way, increase the bending moment capacity in a building part. The thesis lab result shows that a carbon fiber reinforcement does have the same percentage increase in strength as a flat steel reinforcement.

Thermocouples are one of the most commonly used instruments for thermometry at elevated  temperatures. As of today, there are only a few types of thermocouples that are built to withstand a temperature beyond 1600 °C,however they usually have a temperature measurement uncertainty of around 1% at these high temperatures. Beyond the 1600 °C temperature span, most high temperature thermocouples tend to drift in the measurements, causing it to output a faulty and inaccurate read of the actual temperature. This thesis explores the usage of carbon fibers as a material to be used in thermocouples, by the combination of two dissimilar carbon fibers. Polyacrylonitrile (PAN) and rayon based fibers were used up to a temperature of 200 °C, where the output voltage of the thermocouple was logged. The study shows a promising and stable linear output of the electromotive force for this type of thermocouple using commercially available carbon fibers at lower temperatures. A comparison is made between the commonly used thermocouples type K and S, results shows that the carbon thermocouple have around 21% of the thermoelectrical efficiency of that of a type K or S thermocouple at 25 °C. For the case of its functionality at higher temperatures, similar graphite material has been studied through literature and found a potential increase in the thermoelectrical stability at higher temperatures beyond 2000 °C, which show that carbon-based thermocouples are well suited for high temperature measurements. / Termoelement är ett av de mest använda instrumenten för temperaturavläsning vid upphöjda temperaturer. Idag finns det bara några få typer av termoelement som är byggda för temperaturer över 1600 ℃, däremot innehar dom vanligtvis en temperaturmätnings osäkerhet på cirka 1% vid dessa höga temperaturer. Över 1600 ℃ temperaturintervallet har de flesta högtemperatur termoelement en tendens att skifta i mätningarna vilket orsakar en felaktig och inexakt mätning av den faktiska temperaturen. Denna avhandling undersöker användningen av kolfiber som ett material för användning i termoelement, genom kombinationen av två olika grafitfibrer. Polyacrylonitrile- (PAN) och Rayon-baserade fibrer användes i en sammansatt kombination upp till en temperatur av 200 ℃, där spänningen mättes mot temperaturen. Studien visar en lovande och stabil linjär effekt av dess elektromotoriska spänning för denna typ av termoelement med kommersiellt tillgängliga kolfibrer vid lägre temperaturer. En jämförelse görs mellan de vanliga termoelementen av typ K och S vid rumstemperaturer, resultaten visar att grafittermoelementen har cirka 21% av den termoelektriska effektiviteten hos den för en typ K eller S termoelement vid 25 ℃. När det gäller dess funktionalitet vid högre temperaturer har liknande grafitmaterial studerats och funnit en potentiell ökning av den termoelektriska stabiliteten vid högre temperaturer över 2000 ℃, vilket visar att grafitbaserade termoelement gör sig väl lämpade för högtemperaturmätningar.

Samhället ändras konstant men detta innebär inte bara en förändring för människorna i samhället utan också att nya krav ställs på konstruktionen som brukas av människorna. Många byggnadskonstruktioner kan därmed behöva en förstärkning efter en viss tid. Behovet av en förstärkning kan bero på flera orsaker exempelvis ändrat nyttjande. Det är mer fördelaktigt med en förstärkning av konstruktionen än att den rivs ner och byts ut för att klara av dagens krav. Syftet med detta examensarbete är att undersöka förstärkning av betongkonstruktioner med hjälp av kolfiberkomposit. I rapporten presenteras beräkningar som gjordes för att undersöka tillökningen i böjoch tvärkraftskapacitet efter en utförd förstärkning. Parallellt med beräkningarna kontrollerades och utvecklades befintliga mallar som finns för denna metod. För att kunna uppnå syftet undersöktes två hypotetiska betongkonstruktioner. Ena konstruktionen är en plattramsbro som modellerades i FEM programmet Brigade Standard. Beräkningar på plattramsbron gjordes med avseende på böjande moment. Den andra konstruktionen som undersöktes är en T-balk som är en del utav ett bjälklag. På T-balken granskades tvärkraftskapaciteten innan och efter en utförd förstärkning med kolfiber. I resultatet redovisas mängden kolfiber som erfordras för att uppnå önskad kapacitet hos konstruktionerna. I resultatet redogörs också kapaciteten som uppnås efter kolfiberförstärkningen. / The society changes constantly, but this does not only affect the inhabitants of the society, but also that new demands are made on the construction used by the people. Many constructions may therefore require reinforcement after a certain amount of time. The need for reinforcement may be due many different reasons for example to altered use, corrosion to internal reinforcement or may be due to design errors, accidents or new standards. It is more beneficial to reinforce the structure than to tear it down and replace it to meet current requirements. The purpose of this thesis is to investigate carbon fiber reinforced polymer, CFRP, as a method to strengthen concrete structures. The report presents calculations that were made to investigate the increase in bending and shear capacity after a performed reinforcement. Alongside the calculations, existing templates for this method were checked and developed. In order to achieve the purpose, two hypothetical concrete structures were investigated. One design is a frame bridge modeled in the FEM program Brigade Standard. Calculations on the frame bridge were made with respect to bending. The other construction that was investigated is a T-beam. On the Tbeam, shear capacity was examined before and after reinforced carbon fiber reinforcement. The result present the amount of carbon fiber required to achieve the desired capacity of the structures. The result also describes the capacity achieved after carbon fiber reinforcement.

Fiber reinforced plastics are composite materials that offer a lower weight, while still mechanically perform at least as good as conventional materials such as steel. This makes them attractive for the automotive industry since the implementation of them in e.g. a car frame would enable the manufacturers to sell a more fuel efficient vehicle to the customer. The manufacturing of composites is however more energy intense than for steel and the recycling capabilities are limited. This encourages the car designer to regard the product from a macro-perspective, spanning from the extraction of the resources needed to produce the material, to the phase where the product which the material constitutes is disposed. By analyzing such a macro-perspective, the life cycle energy of a product system can be estimated. Since the life cycle energy is correlated to the component design, an optimization problem can be established where the objective function to be minimized is the total life cycle energy. The component design can be expressed in terms of optimization design variables, yielding that the minimum energy is achieved by the optimal design. This methodology is called life cycle energy optimization (LCEO). The aim of this thesis is to apply this method and present a comparison between different materials and recycling strategies for a load carrying frame component provided by Volvo Cars. The materials studied are carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber sheet moulding compound (GF-SMC) and conventional steel. A Python model consisting of five life cycle phases where each phase was described by a function was implemented. Each function uses the component geometry and material properties as an input and gives the energy of the phase as an output. By summing the outputted energies, the life cycle energy is obtained. The distribution of the results is visualized with bar plots. The results show that the least energy demanding option is to manufacture the component in GF-SMC and process the end-of-life product mechanically. If the fiber degradation is taken into account, the most efficient strategy is to manufacture the component in CFRP and recycle it using solvolysis. This thesis shows that the LCEO methodology can be used as a tool for designers to include the recyclability in an early phase of the product development. Future challenges concern the development of industrial recycling of fiber reinforced plastics where the fiber degradation is minimized. / Fiberförstärkta polymerplaster är kompositmaterial som erbjuder en lägre vikt än konventionella material som stål, samtidigt som de bibehåller den mekaniska prestandan. Detta gör dem intressanta för fordonsindustrin då nyttjandet av dem skulle möjliggöra tillverkare att sälja bränsleeffektivare bilar. Tillverkningen av sådana kompositer är dock mer energikrävande än den för stål och deras återvinningsmöjligheter är begränsade. Detta skapar för fordonsformgivaren ett incitament att beakta produkten i ett makroperspektiv som sträcker sig från utvinningen av naturresurserna för att skapa materialet, till slutskedet av produktens avsedda användning. Genom att bestämma hur den ackumulerade energin är fördelad i ett sådant makroperspektiv kan den total livscykelenergin beräknas. Eftersom livscykelenergin är kopplad till komponentens formgivning, kan ett optimeringsproblem med livscykelenergin som målfunktion att minimeras ställas upp. Komponentens formgivning kan uttryckas som optimeringsproblemets designvariabler. Den design som ger den lägsta livscykelenergin blir därmed den optimala formgivningen. Denna metod kallas livscykelenergioptimering (LCEO). Målet med detta examensarbete är att tillämpa denna metod på en lastbärande bilkomponent tillhandahållen av Volvo Cars och genomföra en jämförelseanalys mellan olika material samt återvinningsstrategier. Materialen som undersöks är kolfiberförstärkt härdplastkompist (CFRP), sheet moulding compound med glasfiber (GF-SMC) och konventionellt stål. Den Pythonimplementerade modellen består av fem livscykelfaser där varje fas uttrycks om en funktion med komponentgeomterin samt materialegenskaperna som indata och ger energiåtgången för fasen som utdata. Genom att summera energierna erhålls livscykelenergin och genom att presentera resultaten i ett stapeldiagram kan livscykelenergidistributionen visualiseras. Resultaten visar att det minst energikrävande alternativet är att tillverka komponenten i GF-SMC och återvinna produkten genom mekanisk bearbetning. Om hänsyn tas till fiberslitage blir den optimala lösningen att tillverka komponenten i CFRP och återvinna den genom solvolys. Detta arbete visar att LCEO- metoden, i ett tidigt skede, kan användas som ett verktyg av formgivare för att inkludera hur väl en produkt kan återvinnas. Framtida utmaningar består av att utveckla återvinningen av fiberförstärkta härdplaster industriellt, så att fiberslitaget minimeras.

The point with this exam-essay is to study how the strength in glulam beams reinforced with carbon fiber will differentiate with an increased relative humidity (RH). The literature study brings up older work and science in the field that focuses on different reinforcement that can improve the strength in glulam beams.Glulam has higher strength than regular wood, this is due to how glulam is being constructed. When the usage limit condition is being determined the length of the beam will be a factor in deciding highest allowed bending on the beam. Carbon fiber, that has a greater strength than glulam can be used as a reinforcement on the glulam to give it higher strength. When the relative humidity is increased the glulam’s strength will decrease, the goal was to study how great the strength of the reinforced glulam beams would be when the relative humidity in the beams was being increased.In this essay a total of 26 glulam-samples was bent until they reached breaking point, out of these 26 samples half of them will be reinforced with carbon fiber underneath the beam. Half of the samples will be submerged in water, both reinforced and regular beams, where they will stay in two weeks until they are brought up again for bending-tests.The reinforced beams did not show an increase in torque capacity when compared to the non-reinforced beams when analyzing the average force. When analyzing the calculated 95 % -fractile the reinforced beams did show an increase in torque capacity. The dry reinforced glulam-beams showed an increase with 4,8 % and the wet reinforced glulam-beams showed an increase with 13,3 %.

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Koenigsegg Automotive AB, som utvecklar, tillverkar och säljer högpresterande sportbilar. Företaget erbjuder fälgar tillverkade helt i kolfiberkomposit, som ger betydande viktbesparingar i jämförelse med traditionella metallfälgar. Efter tillverkningen kräver fälgarna viss bearbetning vid anläggningsytan mellan fälg och däck. Syftet med examensarbetet har varit att undersöka möjligheten att utföra bearbetningen av fälgarna in-house i Ängelholm, och målet har varit att konstruera en maskin för detta ändamål. Projektet inleddes med en litteratursökning, där svårigheter och möjligheter gällande bearbetning av kolfiberkompositer undersöktes. Till följd av de undersökningar som gjordes, valdes bearbetningsmetoden svarvfräsning och ett antal konstuktionskoncept genererades. Genom ett antal utvärderingar utvecklades ett speciellt koncept vidare till ett komplett produktförslag. Produktförslaget är komplett med analyser, beräkningar samt tillverkningsunderlag, som ger uppdragsgivaren bättre insikt i sina möjligheter. Även underlag som tillåter en framtida CE-märkning har tagits fram. Projektet har följt Fredy Olssons konstruktionsmetod. / The following thesis has been performed in cooperation with Koenigsegg Automotive AB, which develops, manufactures and sells high-performance sportscars. Koenigsegg offers rims made completely from carbon fiber composite, which yields substantial benefits in stiffness and weight compared to their traditional metal counterparts. After the manufacturing of the rims, some trimming is necessary in the contact surface between rim and tire. The purpose of this thesis has been to examine the possibility of performing the necessary trimming in-house in Ängelholm, by designing a special tool. The project began with a literature study, where possibilities and difficulties of machining carbon fiber composites were examined. As a result of the study, the manufacturing process turn-milling was chosen, and a number of concepts were generated. Through a series of evaluations, one concept was further developed to a final product. The suggested product is complete with calculations, analyses and drawings, which gives Koenigsegg a better insight of future possibilities. A solid foundation for future CE-marking has also been produced. The project has followed Fredy Olssons methods of Engineering Design.

Carbon fibers (CF) are a material with a composition of over 90% carbon, which has high mechanical properties and low density. This unique combination of properties makes it requirable in applications such as vehicles, aerospace, wind power, and space industries. Commercially made CF are made using the fossil raw material polyacrylonitrile (PAN). In order to make a more sustainable precursor fiber (PF), this project has focused on other raw materials; cellulose and lignin. The PFs were produced with a cellulose and lignin mixture (70:30 wt%). In order to make a more green production of PF, cold alkali system was used as the solution in conjunction with wet spinning with an acid:salt coagulation bath. The acid:salt baths used was the P system with phosphoric acid and ammonium dihydrogen phosphate (ADHP), and the S system with sulphuric acid and sodium sulphate with varying concentrations of both acid and salt. The objectives for this thesis was to evaluate the effect of the acid:salt coagulation bath composition, as well as the spin finish. This was done using tensile tests where Young’s modulus, strain to failure, and tensile strength (TS) were determined. The spin finish was evaluated using thermogravimetric analysis (TGA). The results showed that the P system had a significantly higher Youngs modulus and tensile strength compared to the S system, whilst the S system had a higher strain to failure. For the different concentrations of the S system, the tensile tests showed no significant difference between the concentrations. The fibers contained more phosphorus when ADHP was added to the spin finish, making them more flame retardant.

This thesis investigates sound transmission loss through flat finite panels using composite materials, which incorporate both carbon and flax fibres. The study wascarried out by performing FEM simulations developed and validated in steps. Thevalidation process was time-consuming but crucial in ensuring the model’s reliability.The analysis demonstrates the relationship between the panels’ mass, stiffness, andsound reduction effectiveness by studying the sound transmission loss for a flat plate.The results show how by adjusting the plate’s stiffness, thickness, and mass one cancontrol its reaction to the incoming sound. This allows resonance frequencies to beshifted away from critical points and avoids coincidence frequencies. By understanding the acoustic behavior of composite panels, this research contributes to improvingsoundproofing properties while preserving their mechanical advantages. In an era ofgrowing demand for better acoustic performance in the automotive industry, exploring innovative methods to optimize the sound transmission loss of composite panelsis essential. / Denna studie undersöker ljudöverföringsförluster genom platta finita paneler sombestår av kompositmaterial, som innehåller både kol- och linfiber. Studien utförFEM-simuleringar som utvecklats och validerats i steg. Valideringsprocessen vartidskrävande men avgörande för att säkerställa modellernas tillförlitlighet. Analysenvisar sambandet mellan panelernas massa, styvhet och ljudreducerande effektivitetgenom att studera ljudtransmissionsförluster för en platt panel. Resultatet visarhur justering av plattans styvhet, tjocklek och massa kan styra dess reaktion på detinkommande ljudet, vilket gör att resonansfrekvenser kan flyttas bort från kritiskapunkter och undvika sammanfallande frekvenser. Genom att förstå det akustiskabeteendet hos kompositpaneler bidrar denna studie till att förbättra ljudisoleringsegenskaperna samtidigt som deras mekaniska fördelar bevaras. I en tid av växande efterfrågan på bättre akustisk prestanda inom bilindustrin, blir det viktigt att utforska innovativa metoder för att optimera ljudöverföringsförlusten hos kompositpaneler.

Kolfiber CF kan användas som positiv elektrod i strukturella batterier om de beläggs med ett aktivt material, såsom litiumjärnfosfat LFP. Fördelen med att använda kolfibrer som elektroder är att de samtidigt kan bära mekanisk belastning och lagra elektrisk energi. Det finns flera tekniker för att belägga kolfibrerna. I denna rapport kommer en jämförelse att göras av fibrer som belagts med elektroforetisk deponering, sprutbeläggning och pulverimpregnering. Elektrokemisk karakterisering kommer att avgöra och utvärdera prestandan hos dessa tre tekniker. Cellerna som monterades med sprutbeläggda och pulverimpregnerade prover visade de högsta kapaciteterna, 141 mAh/g vid C/10 respektive 139 mAh/g vid C/14. Vidare testning utfördes på de pulverimpregnerade proverna för att studera elektriska egenskaper och beteende, såsom elektrokemisk impedansspektroskopi EIS, cyklisk voltammetri CV och långtids-cykling. Svepelektronmikroskop SEM analys genomfördes för att observera ytmorfologin och förstå hur de elektrokemiska testerna kan påverka fibrernas yta. / Carbon Fibres (CF) can be used as the positive electrode in structural batteries if they are coated with an active material such as Lithium Iron Phosphate Oxide (LFP). The advantage of using carbon fibres as electrodes is that they simultaneously can carry the mechanical load and store electrical energy. There are several techniques to coat the carbon fibres. In this report, a comparison will be made on fibres coated using electrophoretic deposition, spray coating and powder impregnation. Electrochemical characterisation will determine and evaluate the performance of these three techniques. Cells assembled with spray-coated and powder-impregnated samples delivered the highest capacities, 141 mAh/g at C/10 and 139 mAh/g at C/14, respectively. Further testing was conducted on the powder-impregnated samples to study the electrical properties and behaviour, such as Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Cyclic Voltammetry (CV) and long-term cycling. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis was performed to see the surface morphology and understand how electrochemical testing can affect the surface of the fibres.

Från slutet på 1800-talet till runt 1970-talet gjordes tennisracket i trä och då tekniken inte var så avancerad var de tunga och böjliga. På 1970-talet började dock andra material som exempelvis kolfiber användas som var styvare och gav ett lättare racket. Över tid har metoderna för tillverkningen i trä fallit i glömska vilket gör att undersökningar som denna är intressanta att utföra. Då kolfiber framställs av råolja kan materialet bli mindre attraktivt både ur ett miljö- och ekonomiskt perspektiv då oljepriserna stiger. På grund av detta har företaget Epok Tennis, som arbetet har utförts ihop med, valt att experimentera och prova sig fram i tillverkningen av racket i trä i jakt efter den mest optimala uppsättningen och konstruktionen. Kunskapsläget är dåligt inom området då studie av denna typen generellt görs på större element för användning i exempelvis bostäder och dessa består då framför allt av gran och furu. Därför är det intressant för Epok Tennis att se inverkan av olika träslag som inte vanligtvis används i balkar av i små dimensioner som är jämförbara med tennisracket.Epok Tennis har undersökt hur träracketen byggdes förr och försökt implementera tekniken moderna racket byggs, detta för att skapa en träprodukt som kan fungera lika bra som en modern racket. De viktigaste parametrarna att ta hänsyn till i arbetet var produkternas vikt, styvhet och hållfasthet. I arbetet undersöktes 21 kors- och parallellimmade balkar bestående av totalt sex nordiska träslag. Träslagen i fråga var ask, björk, bok, ek, lönn och valnöt. Sju av balkarna var korslimmade och 14 parallellimade. De korslimmade elementen varierade mellan ett och två tvärgående skikt. Två av balkarna innehöll även produkter som kolfiberduk och linnetyg vilka inte beaktades i beräkningarna men vars resultat var av intresse att analysera. Syftet med arbetet var att undersöka hur olika kombinationer av olika träfanérskivor påverkarböjstyvheten och hållfastheten för en tennisrackets konstruktion. Målet var sedermera att fastställa vilken av balkarna som har högst böjstyvhetoch hållfasthet samt ge förslag om optimal komposituppsättning. Teoretiska beräkningar samt experiment av fyrpunktsböjning utfördes på balkarna där resultaten jämfördes och analyserades. Experimenten utfördes både i balkarnas flat- och kantvisa riktning. Även densiteterna noterades för elementen då konstruktionens totala vikt i slutändan är av stor betydelse.Resultaten av studien visade att de homogena parallellimmade balkarna av björk, lönn och valnöt hade högst böjstyvhet. Vid analys av resultaten noterades att korslimning av elementen generellt försvagade dem i både flat- och kantvis riktning. Till detta ändamål kan det därför vara klokt att endast använda parallellimmade element. I resultatet redovisas även balkarnas knäcklast i kantvisa riktningen.Förekomsten av kvistar i lamellerna ansågs ha en stor inverkan på balkarnas hållfasthet. Därför bör lameller med kvistar försöka undvikas vid framställningen av ramarna till tennisracketen. I förslaget om optimal komposituppsättning har en kombination av lönn och valnöt angetts då dessa visade högst böjstyvhet med avsevärt lägre densitet än björk som dock liknande värde på böjstyvheten.Enligt resultaten av studien är slutsatserna som dragits kortfattat att korslimning generellt försvagar elementen gentemot parallellimning och att bästa komposituppsättning består av lönn och valnöt, i kombination med varandra eller var för sig. / The knowledge of creating wooden tennis rackets has been lost since the emergence of materials like carbon fibre. In this study 21 cross- and parallel laminated beams have been examined, seven of which are cross laminated and 14 parallel laminated. The wood species used were ash, beech, birch, maple, oak and walnut.The purpose of the study was to determine how different combinations of wood lamellas affect strength and stiffness of the beams in terms of bending.The goal was to determine which of the 21 beams had the highest bending stiffness and to give a recommendation of what would be the optimal composite set.Calculations and experiments of four point bending were done in the flat- and edgewise directions, the results of which were compared and analyzed.The results of the study showed that the homogenous parallel laminated beams consisting of birch, maple and walnut had the highest bending stiffness. When analyzing the results, it was found that the parallel laminated beams were generally stronger and stiffer than the cross laminated specimens, for both flat- and edgewise bending.In the recommendation of optimal construction, a combination of maple and walnut has been suggested due to them having similar bending stiffness to birch but significantly lower density.