Auf Grundlage der beiden Monomere (2,2-Bis(hydroxymethyl)propansäure (1) und 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)valeriansäure (2)) wurden hochverzweigte Polyester synthetisiert. Durch Verwendung von zwei-, drei-, vier- und sechsfunktionalen Kernmolekülen konnte die strukturelle Vielfalt der hochverzweigten Polyester erhöht werden. Abmischungen auf der Grundlage zweier Polyole (Polyether- bzw. Esterdiol) mit verschiedenen hochverzweigten Polyestern wurden hinsichtlich ihrer Mischbarkeit mittels DSC- und DMA-Messungen sowie rheologisch, mittels temperaturabhängiger IR-Spektroskopie, hinsichtlich ihrer Oberflächenspannung und mittels temperaturabhängiger AFM-Messungen bzw. SAXS-Messungen charakterisiert. DSC und DMA-Messungen des Glasübergangszustandes der Abmischungen gaben Hinweise, dass hochverzweigte Polyester unterschiedlicher Strukturen mit den Polyolen auf molekularer Ebene mischbar sind. Die hochverzweigten Polyester P1 und P1-PEG400 verbesserten die Verarbeitungseigenschaften eines geschlossenzelligen PU-Hartschaumstoffes. Durch die Hochfunktionalität der hochverzweigten Polyester erfolgte das Aushärten des Schaumstoffes schneller, wobei überraschenderweise das "Fließen" des Schaumstoffes gleichzeitig verbessert werden konnte. Durch den Zusatz der genannten hochverzweigten Polyester zu dem Polyetherpolyol konnte die Viskosität gesenkt werden, was die Fließeigenschaften des Schaumstoffes verbessert. Die Schaumstoffe zeigen weiterhin verbesserte mechanische Eigenschaften.

Eine Möglichkeit der kostensenkenden Technologieentwicklung bei der Herstellung von Geschirrporzellan stellt das gleichzeitige Brennen von Scherben und Glasur im Einmal-Schnellbrand dar. Der Einsatz eines Gemisches aus organischen und anorganischen Additiven bringt dabei optimale Verarbeitungseigenschaften der Porzellangranulate hervor. Feinere Porzellangranulate sind in Verbindung mit einem Mindestanteil an geeigneten organischen Bindern industriell verpressbar. Daraus hergestellte Flachgeschirrartikel weisen ausreichende Gefügefestigkeiten und –dichten im ungebrannten Zustand und während des Brandes auf. Der Glasurauftrag erfolgte durch Spritzen. Eine spezielle Brennkurve ermöglicht eine ausreichend lange Entgasungsperiode vor dem Dichtsintern des Scherbens und dem Ausfließen der Glasur. Das Einsetzen einer Feuerpolitur nach Beenden der Haltezeit bei maximaler Brenntemperatur führt zu einer Verbesserung der Glasuroberflächenqualität.

Syfte – Syftet med examensarbetet är att studera om det finns miljömässiga och kostnadsmässiga fördelar att övergå till additiv tillverkning, 3D-printning, när det kommer till tillverkning av pressgjutningsverktyg. Studien har gjorts på en jämförelse mellan ett laboratorie försök samt den verkliga produktionen. Metod – En jämförelse av ett additivt tillverkat och ett traditionellt tillverkat pressgjutningsverktyg görs utifrån en förenklad livscykelanalys sett ur energiperspektiv samt tillverkningskostnad. Resultat – Jämförelsen leder till att påvisa vilken tillverkningsmetod som är mest miljö- och kostnadsmässigt korrekt att välja. Under studien har det visat att den traditionella tillverkningsmetoden är både mer miljövänlig och kostnadseffektiv jämfört med den additiva tekniken. Resultatet speglar ett specifikt laboratorie försök jämfört med traditionell tillverkning som har utvecklats och prispressats genom under en mångårig industri historia. Implikationer – Resultatet kan uppmuntra till vidare studie där den mest effektiva tekniken används. Det vill säga en uppföljningsstudie där den planerade tekniken kan förbättras från denna studie och ge ett annorlunda resultat. Begränsningar – Eftersom detta är en liten del i ett större projekt, ADDING, som i sin tur är en förstudie för eventuell fortsatt forskning, är analysen avgränsad till de delar i processen för framtagning av ett pressgjutningsverktyg som skiljer sig åt. Studien har valts att fokusera på energiförbrukningen samt tillverkningskostnad. Datainsamlingen har begränsats något av att tekniken är förhållandevis ny samt att tillgången till databaser varit begränsad.

Gashydrate sind natürlich vorkommende feste Verbindungen aus Wasser und Gas, deren Erschließung als zukünftige Energiequelle von Interesse ist. Für die bohrtechnische Erschließung mariner Gashydratlagerstätten ist eine leistungsfähige Bohrspülung notwendig. Das vom Bohrmeißel gelockerte Sediment und darin enthaltenes Gashydrat werden durch die Bohrspülung nach übertage transportiert. Die Gashydratpartikel verlassen beim Aufsteigen im Ringraum in ca. 300 m Wassertiefe ihren Stabilitätsbereich und dissoziieren in Wasser und Gas. Um eine Verdünnung und eine Dichteerniedrigung der Bohrspülung zu verhindern, soll das Gashydratbohrklein stabilisiert werden. Gleichzeitig darf sich in der Bohrspülung bei Anwesenheit von freiem Gas in der Lagerstätte kein neues Gashydrat bilden. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach Additiven, welche die Gashydratneubildung und -dissoziation gleichzeitig hemmen. Es wurde ein Schüttelautoklav genutzt, um die Dissoziationstemperatur von Methanhydrat bei ca. 85 bar zu ermitteln und die Verzögerung des Hydratzerfalls bei Anwesenheit verschiedener Additive zu vergleichen. Es konnte ein Additiv gefunden werden, das diese Anforderungen erfüllt. Des Weiteren wurden neue rheologische Untersuchungsprogramme für verschiedene Spülungstypen erarbeitet, die eine detaillierte Charakterisierung der Fließfähigkeit, Thixotropie und Geleigenschaften von Bohrspülungen erlauben.

Additive manufacturing (AM), also called 3D-printing, are technologies where parts are formed from the bottom up by adding material layer-by-layer on top of each other. Electron Beam Melting (EBM) is an AM technique capable of manufacturing fully solid metallic parts, using a high-intensity electron beam to melt powder particles in layers to form finished components. Compared to conventional machining, EBM offers enhanced efficiency for production of customized and patient specific parts such as e.g. dental prosthetics. However, dental prosthetics are challenging to produce by EBM, as their small sizes mean that mechanical and surface properties may be altered as part sizes decreases. The aim of this thesis is to gain new insights that could lead to optimization for production of small sized components in the EBM. The work is focused to understand the process-property relationships for small size components production. To improve the surface resolution and part detailing, a smaller sized powder was used for production and compared to parts made with standard sized powder. The surface-, chemical and mechanical properties were evaluated for parts produced with both types of powders. The results indicate that the surface roughness may be influenced by powder and build layer thickness size, whereas the mechanical properties showed no influence of the layer-wise production. However, the mechanical properties are dependent on part size. The outermost surface of the parts consists of a surface oxide dominated by TiO2, formed as a result of reaction between the surface and residual gases in the EBM build chamber. The surface oxide thickness is comparable to that of a conventionally machined surface, but is dependent on build height. This work concludes that the surface resolution and component detailing can be improved by various measures. Provided that proper process themes are used, the EBM manufactured material is homogenous with properties comparable to conventional produced titanium. It has also been shown that the material properties will be altered for small components. The results point towards different ways of optimizing manufacturing of dental prosthetics by EBM, which will make dental prosthetics available for an increased number of patients.

The following thesis work was performed by Tobias Bäckman between 2018-01-15 – 2018-06-01 on behalf of Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes had identified a need and a possible application area for additive manufacturing based on the Markforged Mark Two 3D-printer which they had purchased. However, many question marks remained regarding how the materials from the printer would behave. How to design against this manufacturing method and which applications that could be beneficial for the company. At the start of the project it was identified that Deva Mecaneyes main limitations for not implementing 3D-manufacturing more extensive in their product development process was partly the lack of experience of additive manufacturing methods but mainly due to the lack of reliable material data for the printed parts. Based on this, three research questions were formulated. These research questions discuss how to replace traditional manufacturing methods, which material relationships are possible to identify, and which factors should be considered when designing against additive manufacturing. The bulk of the work thus consisted of producing material data for materials that are compatible with Markforged mark Two. This was done based on ASTM standards that treat tensile tests, bending tests and fatigue tests. Two already existing products from Deva Mecaneyes in the field of lifting gear for manufacturing industries were selected with the purpose to redesign these products to be manufactured with the Mark Two 3D-printer instead. In this way, an alternative way for these applications could be showed by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods. The reconstructed lifting gear was also manufactured to be verified against the produced material data but also to demonstrate improvement or deterioration against the existing lifting gear. The measurable goals for the project were to prove cost and time reduction by at least 50% by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods while maintaining the same reliability. The result demonstrated two redesigned lifting gears with many improvement areas. A great result that stood out was a cost reduction of approximately 80% and 90% respectively. Several material relationships have been identified during the work and new experiences regarding printed details have arisen. The author believes that the work, with addition to the accomplished goals, has laid a good ground to begin to understand the materials more and more and thus a good beginning to obtaining a reability from 3D-printed details. Which is a decisive factor to begin replacing the traditional manufacturing methods. / Följande examensarbete är utfört av Tobias Bäckman mellan 2018-01-15 – 2018-06-01 på uppdrag av företaget Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes hade identifierat ett behov och ett möjligt användningsområde för additiv tillverkning baserat på en 3D-skrivare av modellen Markforged mark Two som de köpt in. Dock kvarstod det många frågetecken hur materialen i de utskrivna detaljerna beter sig, hur man skall konstruera mot denna tillverkningsmetod samt vilka tillämpningsområden som skulle kunna vara fördelaktiga. Vid uppstart av projektet identifierades de största begränsningarna till varför Deva Mecaneys inte implementerar 3D- utskrifter mer omfattande i deras konstruktionsarbete som delvis den bristande erfarenheten av additiva tillverkningsmetoder, men främst på grund av avsaknaden av trovärdig materialdata och beräkningsunderlag att tillämpa för fysiska 3D-utskrivna detaljer. Utifrån detta formulerades tre stycken forskningsfrågor. Dessa forskningsfrågor behandlar hur man skulle kunna ersätta traditionella tillverkningsmetoder, vilka materialsamband som är möjliga att identifiera samt vilka faktorer som bör tas hänsyn till vid konstruktion mot additiva tillverkningsmetoder.Huvuddelen av arbetet har därmed bestått av att producera materialdata för materialen som är kompatibla med Markforged Mark Two. Detta har skett baserat på ASTM-standarder som behandlar dragprover, böjprover och utmattningsprover.Två befintliga produkter från Deva Mecaneyes inom området lyftredskap valdes sedan ut för att omdesignas mot additiva tillverkningsmetoder. På så vis redovisas en alternativ väg att gå genom att ersätta de traditionella tillverkningsmetoderna med additiva tillverkningsmetoder. De omkonstruerade lyftredskapen tillverkades även för att dels verifieras mot den framtagna materialdatan men även för att redogöra förbättring alternativt försämring mot de befintliga lyftredskapen.De mätbara målen för arbetet var att kunna påvisa kostnads och tidsreducering med 50% genom att byta ut de traditionella tillverkningsmetoderna mot additiva tillverkningsmetoder. Resultatet påvisade två omkonstruerade lyftredskap med många förbättringsområden. Där framförallt en kostnadsreducering på cirka 80% respektive 90% identifierades.Under arbetets gång har ett antal materialsamband kunnat identifieras och nya erfarenheter angående utskrivna detaljer från Markforged Mark Two har uppstått. Författaren anser att arbetet, utöver de uppfyllda målen, har lagt en god grund till att börja förstå materialen mer och mer och därmed en god början till att börja erhålla en tillförlitlighet hos 3D-utskrivna detaljer som är en avgörande faktor till att börja ersätta vissa av de traditionella tillverkningsmetoderna.

Additive manufacturing (AM), or 3D printing, is a manufacturing method where components are produced by successively adding material to the product layer by layer, unlike traditional machining where material is subtracted from a workpiece. There are advantages and disadvantages with both methods and it can be a complex problem to determine when one method is preferable to the other. The purpose of this study is to develop a decision support model (DSM) that quickly guides the end user in selecting an appropriate method with regards to production costs. Information is gathered through a literature study and interviews with people working with AM and CNC machining. The model takes into consideration material selection, size, times, quantities, geometric complexity, post-processing and environmental aspects. The DSM was formulated in Microsoft Excel. The difference in costs between each method in relation to quantity and complexity was made and compared to the literature. The AM model is verified with calculations from the Sandvik Additive Manufacturing. The margin of error is low, around two to six percent, when waste material isn’t included in the calculations. Unfortunately, verification of the CNC model hasn’t been performed due to a lack of data, which is therefore recommended as future work. The conclusion of the study is that AM will not replace any existing manufacturing method anytime soon. It is, however, a good complement to the metalworking industry, since small, complex parts with few tolerances benefits from AM. An investigation of existing solutions/services related to the study was also performed with the ambition that the DSM can complement existing solutions. It was found that while there are many services that helps companies with implementing AM through consulting, few provides any software to assist the company. Regarding the question if AM is profitable for certain products, only one software fulfilled that demand, though it didn’t provide any actual costs. The DSM therefore fills a gap among the existing services and software. / Additiv tillverkning (AM), eller 3D-printing, är en tillverkningsmetod där komponenter produceras genom att succesivt addera material till produkten lagervis, till skillnad från skärande bearbetning där material subtraheras från ett arbetsstycke. Det finns fördelar och nackdelar med respektive metod och det kan vara ett komplext problem att avgöra när den ena metoden är att föredra framför den andra. Syftet med denna studie är att utveckla en beslutstödjande modell (DSM) som hjälper användaren välja lämplig metod med avseende på produktionskostnader. Information inhämtas genom en litteraturstudie samt intervjuer med personer som arbetar med AM och skärande bearbetning. Modellen tar hänsyn till material, storlek, tider, geometrisk komplexitet, efterbearbetning och miljöeffekter. Den beslutstödjande modellen skapades i Microsoft Excel. Skillnaden i pris mellan respektive tillverkningsmetod beroende på antal och komplexitet jämfördes mot litteraturstudien. Modellen för AM verifieras med hjälp av kostnadskalkyler från Sandvik Additive Manufacturing. Felmarginalen är förhållandevis låg på cirka två till sex procent när spillmaterial inte tas hänsyn till. Tyvärr har modellen för skärande bearbetning inte verifieras på grund av en brist på data, vilket därför rekommenderas som fortsatt arbete.  Slutsatsen är att AM inte kommer ersätta någon nuvarande tillverkningsmetod. Det är dock ett bra komplement till metallindustrin eftersom små, komplexa komponenter med få toleranskrav gynnas av AM. En undersökning över nuvarande tjänster relaterat till studien genomfördes med ambitionen att utreda om den beslutstödjande modellen kompletterar dessa. Resultatet av undersökningen visar att medan det finns många konsulttjänster som hjälper ett företag implementera AM så är det få som erbjuder någon form av mjukvara. Gällande frågan om AM är lönsam för vissa produkter så var det bara en mjukvara som kunde besvara den, dock utan att visa några kostnader. Den beslutstödjande modellen framtagen i denna studie fyller därmed en funktion bland nuvarande tjänster och mjukvaror.

This thesis project was conducted as a case study at Scania CV, a manufacturer of trucks, buses and industrial and marine engines. The project aimed to investigate how topology optimization can be used to design end products for metal additive manufacturing (AM). The main research questions for the project was: How can topology optimization be used to design parts for metal additive manufacturing? Which gave rise to further research questions: Which parts are suitable for metal additive manufacturing? Which factors has to be considered when designing end products for metal additive manufacturing? The main benefits of additive manufacturing revealed in the literature were short lead time, possibility to manufacture complex geometries and consolidate multiple parts into a single part. The applications of metal additive manufacturing found in the literature included prototypes and end products as well as tools and spare parts. Small, complex geometries which are expensive to manufacture traditionally due to expensive tooling or low volumes are most likely to be suitable for metal additive manufacturing. Parts where trade-offs have to be made between manufacturing cost and performance could also be interesting to investigate for AM. The build size of the selected machine is a limiting factor when choosing parts and the build direction of the part, the need for support material during manufacturing and post processing are important to consider when designing parts for metal AM. The case study was performed based on Design for Additive Manufacturing (DFAM), a method for designing parts for AM. DFAM consists of deciding the specifications for the part, consolidate parts if possible, optimize the geometry of the part and make sure it is possible to manufacture. Two parts were optimized with topology optimization during the case study and the resulting geometries were imported to Catia in order to create CAD-models. The results from the case study showed it was possible to automatically create CAD-models based on the resulting geometries from topology optimization. However the automatic CAD-models are not suitable for manufacturing of end parts. But the case study indicates a weight reduction of about 30 % seems to be possible for topology optimization combined with AM even for parts already optimized for low weight but adapted for traditional manufacturing methods. Reducing the overall weight of trucks is important since the carrying capacity is important for customers when choosing vehicles for transportation and the gross vehicle weight is regulated by laws. This makes topology optimization and metal AM a highly interesting area for further investigation. As for now, small, complex parts which are traditionally expensive to manufacture are most likely to be profitable for manufacturing of end parts with metal AM. / Arbetet har utförts som en fallstudie på Scania CV som tillverkar lastbilar, bussar samt industri- och marinmotorer. Syftet med projektet var att undersöka hur topologioptimering kan användas för konstruktion av slutprodukter som ska tillverkas med additiv tillverkning (AM) i metall. Utifrån det togs tre frågeställningar fram som låg till grund för projektet. Huvudfrågeställningen var Hur kan topologioptimering användas vid konstruktion av artiklar för additiv tillverkning i metall? För att kunna svara på det krävdes mer kunskap om additiv tillverkning vilket ledde till följande två frågeställningar: Vilka produkter är lämpliga för additiv tillverkning i metall? samt Vilka faktorer behöver tas hänsyn till vid konstruktion för direkttillverkning av slutprodukter i metall med additiv tillverkning? De största fördelarna med additiv tillverkning som framkom i litteraturen var korta ledtider, möjlighet att tillverka komplexa geometrier och slå samman flera delar till en enda. Användningsområden för additiv tillverkning var allt från prototyper till serietillverkning samt tillverkning av verktyg och reservdelar.  De artiklar som är lämpliga att tillverka med AM är de som är dyra att tillverka traditionellt på grund av komplex geometri, dyra verktyg eller låga volymer. Men även artiklar som får ge avkall på funktion för att tillverkas eller har långa ledtider och höga lagerkostnader. Andra faktorer som är viktiga att tänka på är byggytans storlek för den maskin som ska användas samt vilken byggriktning som väljs, behovet av stödmaterial vid tillverkning och efterbearbetning av utskriven detalj. En fallstudie genomfördes baserat på Design for Additive Manufacturing som är en metod för att konstruera artiklar för AM. Metoden går ut på att bestämma vad komponenten ska ha för funktioner och prestanda, slå samman eventuella delkomponenter, optimera utformningen och sedan kontrollera att den är möjlig att tillverka. Under fallstudien undersöktes två fästen med topologioptimering och resultaten importerades till Catia för att skapa CAD-modeller. Resultatet påvisade att det är möjligt att skapa en automatisk CAD-modell i Catia utifrån resultatet från topologioptimeringen. Däremot blir resultatet inte tillräckligt bra för att i nuläget kunna använda den automatiska modellen för tillverkning av slutprodukter. Resultatet från fallstudien tyder dock på en viktminskningspotential runt 30 % även för redan lättviktsoptimerade artiklar anpassade för andra tillverkningstekniker vid anpassning till AM. Eftersom lastkapaciteten är en avgörande faktor för kundens val av fordon samt för att uppfylla gällande lagstiftning kring fordonets totalvikt och minska miljöpåverkan så är lättviktsoptimering av alla ingående komponenter ett viktigt utvecklingsområde. Därmed är även topologioptimering och AM intressant att undersöka vidare. För att AM i dagsläget ska vara lönsamt för tillverkning av slutprodukter rekommenderas i första hand små, geometriskt komplexa artiklar som är dyra att tillverka traditionellt på grund av exempelvis höga verktygs- eller bearbetningskostnader eller små volymer.

Flamskyddsmedel i textila material används för att förhindra eller fördröja brand. Lagar och standarder ställer krav på att textila varor i offentliga miljöer har ett flamskydd. Flamskyddade textilier används också av de yrkesgrupper som utsätts för brandrisk på arbetsplatsen. Användningen av flamskydd har ökat sedan 1970-talet. På 1980-talet började hälso- och miljöriskerna med användningen av dessa att uppmärksammas. Detta har lett till reglering för användning av de flamskydd som innehåller klor och brom. Utveckling av halogenfria flamskyddsmedel som hälso- och miljövänliga alternativ pågår. Även möjligheten att integrera flamskyddsmedlet i textilfibern ses som ett hälso- och miljövänligt alternativ. Integrering av ett inherent flamskydd sker antingen i form av sampolymerisation med den textila polymeren eller vid extrudering av garnet. Inherent flamskydd i textila material marknadsförs som hälso- och miljövänliga då det inte avges från det textila materialet vid tvätt och slitage. Dessa aspekter innefattar endast den del av det textila materialets livslängd som innebär användning av textilen. Information om påverkan på hälsa och miljö vid produktion och bortförskaffande av ett inherent flamskyddade textilier är bristfällig. Resultatet visar att ämnen och föreningar som ger det textila materialet ett inherent flamskydd kan vid dessa steg i materialets livscykel orsaka skada på både människa och natur. Vid framställning och hantering av dessa ämnen kan en felaktig sådan leda till utsläpp. Dessa utsläpp kan orsaka luftföroreningar och försurning i mark och vatten. Vid bortförskaffande av inherent flamskyddade textilier är deponi vanligt vilket i sin tur leder till förbränning av avfallet. Vid förbränning avges deponigaser som är toxiska för hälsa och miljö. / Flame retardants in textile material is used to prevent or delay fire. Laws and standards require that textile goods used in public environments are flame protected. Flame retardant textiles are also used by the occupational groups exposed to the risk of fire in the workplace. The use of flame retardants has increased since the 1970s. In the 1980s, the health and environmental risks associated with their use began to receive attention. This had led to regulations for the use of flame retardants containing chlorine and bromine. The development of halogen-free flame retardants as health and environmentally friendly alternatives is ongoing. The possibility of integrating the flame retardant into the textile fiber is also seen as a health and environmentally friendly alternative. Integration of an inherent flame retardant can be done either during copolymerization of the textile polymer or by adding an additive by the extrusion of the yarn. Inherent flame retardants in textile materials are marketed as health and environmentally friendly as they’re not emitted from the textile material during wash and wear. These aspects include only the part of the lifespan of the textile material that involves the use of the textile. Information of the impact on health and environment during the production and disposal stage of an inherently flame-retardant textile is insufficient. The results show that substances and compounds giving the textile material an inherent flame protection can at these stages in the material life cycle cause damage to both humans and nature. An incorrect handling in the production phase of these substances can lead to emissions. These emissions can cause air pollution and acidification in soil and water. Landfill is common at disposing of inherently flame-retardant textiles which later leads to combustion of the materials. During combustion toxic landfill gases are released into the environment.

Eine Möglichkeit der kostensenkenden Technologieentwicklung bei der Herstellung von Geschirrporzellan stellt das gleichzeitige Brennen von Scherben und Glasur im Einmal-Schnellbrand dar. Der Einsatz eines Gemisches aus organischen und anorganischen Additiven bringt dabei optimale Verarbeitungseigenschaften der Porzellangranulate hervor. Feinere Porzellangranulate sind in Verbindung mit einem Mindestanteil an geeigneten organischen Bindern industriell verpressbar. Daraus hergestellte Flachgeschirrartikel weisen ausreichende Gefügefestigkeiten und –dichten im ungebrannten Zustand und während des Brandes auf. Der Glasurauftrag erfolgte durch Spritzen. Eine spezielle Brennkurve ermöglicht eine ausreichend lange Entgasungsperiode vor dem Dichtsintern des Scherbens und dem Ausfließen der Glasur. Das Einsetzen einer Feuerpolitur nach Beenden der Haltezeit bei maximaler Brenntemperatur führt zu einer Verbesserung der Glasuroberflächenqualität.