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Development of a Design Tool in CAD for Fused Deposition Modelled Coolant Nozzles in Grinding : Design automation of coolant nozzlesNeguembor, Joachim January 2022 (has links)
This thesis covers the process of automating the design of coolant nozzles used for cylindrical grinding. Coolant nozzles are used to supply coolant, an oil and water mixture used to cool the metal workpiece and lubricate the grinding wheel. In the automotive industry, grinding is used to reduce the surface roughness of the workpiece. However, a large amount of heat is generated, risking the heat treatment of the steel to be compromised, for this, coolant is supplied to minimize the heat caused by friction. A nozzle is used, aiming a jet to the zone that generates heat. Commonly used nozzles are adjustable, leading to variation in cooling performance if misaligned. The design of fixed nozzles is developed in this thesis to reduce variation and automatise the design for multiple applications. The automatically designed nozzles are fused deposition modeled and tested. The design automation tool is tested repeatedly and improved successively in the span of the thesis. This lead to a great extent of implementation of design automation. Which lead to a facilitation in reaching of the work zone and avoid obstacles. Also, the tool managed to create nozzle tubes for a multitude of machines. The tool is able to generate, aim, orient, and individually dimension multi-nozzle tubes. Design of Experiment methodology is implemented to find nozzle designs with improved velocity and flow rate and minimize the air mixture with the coolant. Several nozzle designs are tested and fitted into a surrogate model that is, in turn, optimized. The results of the tests led to a greater understanding of how the nozzle geometry restricts the flow rate when attempts of reaching higher velocities of the coolant jet are made. The surrogate models created, also made it possible to find the range of designs which best suits different applications, whereby a Pareto front was able to be populated with a range of different designs alternating in flow rate, velocity and coherency ratio.
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Heat transfer process between polymer and cavity wall during injection molding / Wärmeübergang zwischen Polymerwerkstoff und Werkzeugwand beim SpritzgießprozessLiu, Yao 22 January 2015 (has links) (PDF)
Injection molding is one of the most commonly applied processing methods for plastic components. Heat transfer coefficient (HTC), which describes the heat conducting ability of the interface between a polymer and cavity wall, significantly influences the temperature distribution of a polymer and mold during injection molding and thus affects the process and quality of plastic products. This thesis focuses on HTC under diverse processing situations.
On the basis of the heat conducting principle, a theoretical model for calculating HTC was presented. Injection mold specially used for measuring and calculating HTC was designed and fabricated. Experimental injection studies under different processing conditions, especially different surface roughness, were performed for acquiring necessary temperature data. The heat quantity across the interface and HTC between a polymer and cavity wall was calculated on the basis of experimental results. The influence of surface roughness on HTC during injection molding was investigated for the first time. The factors influencing the HTC
were analyzed on the basis of the factor weight during injection molding. Subsequently FEM (Finite element method) simulations were carried out with observed and preset value of HTC respectively and the relative crystallinity and part density were obtained. In the comparison between results from simulation and experiment, the result calculated with observed HTC shows better agreement with actually measured value, which can verify the reliability and precision of the injection molding simulation with observed HTC. The results of this thesis is beneficial for understanding the heat transfer process comprehensively, predicting
temperature distribution, arranging cooling system, reducing cycle time and improving precision of numerical simulation. / Das Spritzgießen ist eines der am häufigsten angewandten Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Kunststoffkomponenten. Der Wärmedurchgangskoeffizient (WDK), welcher den Wärmeübergang zwischen Kunststoff und Werkzeugwand beschreibt, beeinflusst während des Spritzgießens maßgeblich die Temperaturverteilung im Bauteil und dem Werkzeug und folglich den Prozess und die Qualität der Kunststoffprodukte. Der Inhalt dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem WDK unter verschiedenen Prozessbedingungen. Auf Grundlage des Wärmeleitungsprinzips wurde ein theoretisches Modell für die Berechnung des WDK vorgestellt. Es wurde dazu ein Spritzgießwerkzeug konstruiert und hergestellt, welches Messungen zur späteren Berechnung des WDK ermöglicht. Praktische Spritzgießversuche unter verschiedenen Prozessbedingungen, insbesondere unterschiedlicher Oberflächenrauheit, wurden für die Erfassung der erforderlichen Temperaturdaten durchgeführt. Auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse wurde der Wärmeübergang zwischen dem Polymer und der Werkzeugwand berechnet. Der Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf den WDK wurde hierbei zum ersten Mal untersucht. Auf Grundlage des Bauteilgewichtes wurden anschließend die Faktoren, die den WDK beeinflussen, berechnet. Des Weiteren wurden FEM-Simulationen (Finite Element Methode) mit dem gemessenen und dem voreingestellten WDK durchgeführt und daraus der Kristallinitätsgrad und die Bauteildichte gewonnen. Der Vergleich zwischen den realen Ergebnissen und der Simulation zeigt, dass die Berechnungen mit dem gemessenen WDK eine bessere Übereinstimmung mit den realen Werten aufweist, was die Zuverlässigkeit und Präzision der Spritzgusssimulation bestätigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zum umfassenden Verständnis des Wärmeübergangs im Spritzgießprozess, zur Vorhersage der Temperaturverteilung, zur Auslegung des Kühlsystems, zur Reduzierung der Zykluszeit und zur Verbesserung der Genauigkeit der numerischen Simulation bei.
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Mise au point des espèces du genre Stephania au Cambodge : études systématique, phytochimique et pharmacologique / Update on the species of the genus Stephania in Cambodia : systematic, phytochemical and pharmacological studiesDary, Chhavarath 18 July 2016 (has links)
L’objectif de la thèse est une mise au point des espèces de Stephania répertoriées au Cambodge par l’étude systématique, phytochimique et pharmacologique. Du point de vue systématique, les travaux ont permis de répertorier sept espèces et deux variétés de Stephania au Cambodge : S. cambodica, S. japonica var. discolor et var. timoriensis, S. oblata, S. pierrei, S. rotunda (espèce-type), S. suberosa, et S. venosa. La clef de détermination établie lors de ce travail de thèse permet d’identifier ces espèces. D’après les résultats phylogénétiques, seul S. pierrei est monophylétique, ce qui représente moins de 10% des espèces de Stephania. L’étude chimique de cinq espèces a été réalisée par des méthodes chromatographiques (CLHP, UCLHP) et des méthodes spectroscopiques. Différents alcaloïdes ont été proposés comme marqueurs : la palmatine, la roémérine et la tétrahydropalmatine pour S. cambodica et S. rotunda, la cépharanthine, la tétrahydropalmatine et la xylopinine pour S. suberosa, la cépharanthine pour S. pierrei, la crébanine, et la tétrahydropalmatine pour S. venosa. Neuf alcaloïdes ont été isolés à partir du tubercule de S. cambodica, dont un nouveau composé dénommé «angkorwatine ». Une méthode d’éco-extraction des alcaloïdes assistée par ultrasons a été mise au point et optimisée par un plan d’expérience pour cette espèce. Une méthode analytique par UCLHP a été développée et validée pour le contrôle qualité de S. cambodica. Les résultats montrent que les extraits hydroéthanoliques obtenus par macération à partir du tubercule de S. suberosa, S. venosa et S. rotunda présentent une activité anti-inflammatoire importante (in vitro) avec un ratio anti-inflammatoire élevé. / The thesis aims to provide update on species of the genus Stephania recorded in Cambodia by systematic, phytochemical and pharmacological studies.The systematic study allowed to list seven species and two varieties of Stephania in Cambodia: S. cambodica, S. japonica var. discolor and var. timoriensis, S. oblata, S. pierrei, S. rotunda (type species), S. suberosa and S. venosa. The presence of S. japonica var. timoriensis and S. oblata is reported for the first time in Cambodia. According to the phylogenetic results, only S. pierrei is monophyletic, which represents less than 10% of species in the genus Stephania. Chemical studies on the tubers of five species were carried out using chromatographic methods (HPLC, UHPLC) and spectroscopic methods. Different isolated alkaloids have been proposed as markers: palmatine, roemerine and tetrahydropalmatine for S. cambodica and S. rotunda, cepharanthine, tetrahydropalmatine, and xylopinine for S. suberosa, cepharanthine for S. pierrei, crebanine, and tetrahydropalmatine for S. venosa. Nine alkaloids belonging to five classes were isolated from the tuber of S. cambodica and a new compound namely "angkorwatine" was described. Ultrasound assisted extraction of alkaloids was developed and optimized by Design of Experiment for this species. This innovative extraction is a good alternative to conventional methods. An analytical UHPLC method was developed and validated for the quality control of S. cambodica. Results show that hydroethanolic extracts obtained by maceration of S. suberosa, S. rotunda and S. venosa exhibit significant anti-inflammatory activity with high anti-inflammatory ratio (selectivity index).
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Développement d’un réacteur électro-membranaire utilisant l'électrolyse pour la production d'hydroxyde de lithiumFaral, Manon 04 1900 (has links)
Au cours des dernières années, le développement des batteries Li-ion a révolutionné nos modes de vie. Compte tenu de la croissance exponentielle en batteries, le besoin se répercute sur les matériaux de base, qui sont entre autres, synthétisés à partir de sels de lithium de haute pureté. Nemaska Lithium, une entreprise partenaire du projet, est reconnue en tant que nouveau producteur d’hydroxyde de lithium, par l’entremise d’un procédé électromembranaire breveté. Comparativement au procédé conventionnel, la solution mise en place est l’une des méthodes la plus économique et écologique à l’échelle mondiale.
Dans le but de diminuer encore plus les coûts énergétiques du procédé, l’usage d’une anode dépolarisée à l’hydrogène ((ADH); H2(g) ⇄ 2H+(aq) +2é; E=0,00 V) est considérée. Cette approche demande une certaine compréhension et optimisation de l’électrode à des fins d’adaptation pour l’électrolyse. Ainsi, ce travail tant fondamental qu’appliqué a été réalisé afin d’étudier les phénomènes se produisant à l’ADH.
Dans un premier temps, une étude portée sur la cinétique de réaction de l’oxydation de l’hydrogène à l’aide d’une électrode à disque tournant est réalisée. L’influence d’ions lithium et d’une couche catalytique composite sur l’efficacité de la réaction a ainsi pu être démontrée. L’identification des limitations du système a ensuite permis l’optimisation de l’ADH à l’aide d’un plan d’expérience. L’ADH est composée d’un ionomère, d’un catalyseur et d’un support à catalyseur, qui ont des propriétés intrinsèques ayant un impact direct sur l’efficacité et la durabilité de celle-ci. Conséquemment, pour une étude de performance et d’optimisation, plusieurs configurations d’assemblage d’électrode à membrane (MEA) ont été considérées visant à faire varier les proportions des différentes composantes avec un plan d’expérience. Ce projet a ainsi permis l’étude menant à une meilleure compréhension d’une nouvelle technologie d’électrolyse membranaire. / In recent years, the development of Li-ion batteries has revolutionized our lifestyles. Given the exponential demand for batteries, the requirement is for base materials, which are synthesized from high-purity lithium salts. Nemaska Lithium, a partner in the project, is recognized as a new producer of lithium hydroxide, using a patented electromembrane process. Compared to the conventional process, this solution is one of the most economical and environmentally friendly methods worldwide.
In order to further reduce the energy costs of the process, the use of a hydrogen depolarized anode ((HDA); H2(g) ⇄ 2H+(aq) +2é; E0=0,00 V) is considered. This approach requires some understanding and optimization of the electrode for electrolysis adaptations. Thus, this fundamental and applied work was conducted to study the phenomena occurring at the HDA.
First, a study on the kinetics of the hydrogen oxidation reaction using a rotating disk electrode is performed. The influence of lithium ions and a composite catalytic layer on the efficiency of the reaction was demonstrated. The identification of system limitations allowed the optimization of the DHA using a design of experiment. The components of a HDA have intrinsic properties which have a direct impact on its efficiency and durability. They consist of an ionomer, a catalyst, and a catalyst support. Consequently, for a performance and optimization study, several membrane electrode assembly (MEA) configurations were considered in order to vary the proportions of the different components with a design of experiment. This study provided a better understanding and development of this new membrane electrolysis technology.
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Heat transfer process between polymer and cavity wall during injection moldingLiu, Yao 05 December 2014 (has links)
Injection molding is one of the most commonly applied processing methods for plastic components. Heat transfer coefficient (HTC), which describes the heat conducting ability of the interface between a polymer and cavity wall, significantly influences the temperature distribution of a polymer and mold during injection molding and thus affects the process and quality of plastic products. This thesis focuses on HTC under diverse processing situations.
On the basis of the heat conducting principle, a theoretical model for calculating HTC was presented. Injection mold specially used for measuring and calculating HTC was designed and fabricated. Experimental injection studies under different processing conditions, especially different surface roughness, were performed for acquiring necessary temperature data. The heat quantity across the interface and HTC between a polymer and cavity wall was calculated on the basis of experimental results. The influence of surface roughness on HTC during injection molding was investigated for the first time. The factors influencing the HTC
were analyzed on the basis of the factor weight during injection molding. Subsequently FEM (Finite element method) simulations were carried out with observed and preset value of HTC respectively and the relative crystallinity and part density were obtained. In the comparison between results from simulation and experiment, the result calculated with observed HTC shows better agreement with actually measured value, which can verify the reliability and precision of the injection molding simulation with observed HTC. The results of this thesis is beneficial for understanding the heat transfer process comprehensively, predicting
temperature distribution, arranging cooling system, reducing cycle time and improving precision of numerical simulation. / Das Spritzgießen ist eines der am häufigsten angewandten Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Kunststoffkomponenten. Der Wärmedurchgangskoeffizient (WDK), welcher den Wärmeübergang zwischen Kunststoff und Werkzeugwand beschreibt, beeinflusst während des Spritzgießens maßgeblich die Temperaturverteilung im Bauteil und dem Werkzeug und folglich den Prozess und die Qualität der Kunststoffprodukte. Der Inhalt dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem WDK unter verschiedenen Prozessbedingungen. Auf Grundlage des Wärmeleitungsprinzips wurde ein theoretisches Modell für die Berechnung des WDK vorgestellt. Es wurde dazu ein Spritzgießwerkzeug konstruiert und hergestellt, welches Messungen zur späteren Berechnung des WDK ermöglicht. Praktische Spritzgießversuche unter verschiedenen Prozessbedingungen, insbesondere unterschiedlicher Oberflächenrauheit, wurden für die Erfassung der erforderlichen Temperaturdaten durchgeführt. Auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse wurde der Wärmeübergang zwischen dem Polymer und der Werkzeugwand berechnet. Der Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf den WDK wurde hierbei zum ersten Mal untersucht. Auf Grundlage des Bauteilgewichtes wurden anschließend die Faktoren, die den WDK beeinflussen, berechnet. Des Weiteren wurden FEM-Simulationen (Finite Element Methode) mit dem gemessenen und dem voreingestellten WDK durchgeführt und daraus der Kristallinitätsgrad und die Bauteildichte gewonnen. Der Vergleich zwischen den realen Ergebnissen und der Simulation zeigt, dass die Berechnungen mit dem gemessenen WDK eine bessere Übereinstimmung mit den realen Werten aufweist, was die Zuverlässigkeit und Präzision der Spritzgusssimulation bestätigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zum umfassenden Verständnis des Wärmeübergangs im Spritzgießprozess, zur Vorhersage der Temperaturverteilung, zur Auslegung des Kühlsystems, zur Reduzierung der Zykluszeit und zur Verbesserung der Genauigkeit der numerischen Simulation bei.
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On Rules and Methods: Neural Representations of Complex Rule Sets and Related Methodological ContributionsGörgen, Kai 20 November 2019 (has links)
Wo und wie werden komplexe Regelsätze im Gehirn repräsentiert? Drei empirische Studien dieser Doktorarbeit untersuchen dies experimentell. Eine weitere methodische Studie liefert Beiträge zur Weiterentwicklung der genutzten empirischen Methode. Die empirischen Studien nutzen multivariate Musteranalyse (MVPA) funktioneller Magnetresonanzdaten (fMRT) gesunder Probanden. Die Fragestellungen der methodischen Studie wurden durch die empirischen Arbeiten inspiriert. Wirkung und Anwendungsbreite der entwickelten Methode gehen jedoch über die Anwendung in den empirischen Studien dieser Arbeit hinaus.
Die empirischen Studien bearbeiten Fragen wie: Wo werden Hinweisreize und Regeln repräsentiert, und sind deren Repräsentationen voneinander unabhängig? Wo werden Regeln repräsentiert, die aus mehreren Einzelregeln bestehen, und sind Repräsentationen der zusammengesetzten Regeln Kombinationen der Repräsentationen der Einzelregeln? Wo sind Regeln verschiedener Hierarchieebenen repräsentiert, und gibt es einen hierarchieabhängigen Gradienten im ventrolateralen präfrontalen Kortex (VLPFK)? Wo wird die Reihenfolge der Regelausführung repräsentiert? Alle empirischen Studien verwenden informationsbasiertes funktionales Mapping ("Searchlight"-Ansatz), zur hirnweiten und räumlich Lokalisierung von Repräsentationen verschiedener Elemente komplexer Regelsätze.
Kernergebnisse der Arbeit beinhalten: Kompositionalität neuronaler Regelrepräsentationen im VLPFK; keine Evidenz für Regelreihenfolgenrepräsentation im VLPFK, welches gegen VLPFK als generelle Task-Set-Kontrollregion spricht; kein Hinweis auf einen hierarchieabhängigen Gradienten im VLPFK.
Die komplementierende methodische Studie präsentiert "The Same Analysis Approach (SAA)", ein Ansatz zur Erkennung und Behebung experimentspezifischer Fehler, besonders solcher, die aus Design–Analyse–Interaktionen entstehen. SAA ist für relevant MVPA, aber auch für anderen Bereichen innerhalb und außerhalb der Neurowissenschaften. / Where and how does the brain represent complex rule sets? This thesis presents a series of three empirical studies that decompose representations of complex rule sets to directly address this question. An additional methodological study investigates the employed analysis method and the experimental design. The empirical studies employ multivariate pattern analysis (MVPA) of functional magnetic resonance imaging (fMRI) data from healthy human participants. The methodological study has been inspired by the empirical work. Its impact and application range, however, extend well beyond the empirical studies of this thesis.
Questions of the empirical studies (Studies 1-3) include: Where are cues and rules represented, and are these represented independently? Where are compound rules (rules consisting of multiple rules) represented, and are these composed from their single rule representations? Where are rules from different hierarchical levels represented, and is there a hierarchy-dependent functional gradient along ventro-lateral prefrontal cortex (VLPFC)? Where is the order of rule-execution represented, and is it represented as a separate higher-level rule? All empirical studies employ information-based functional mapping ("searchlight" approach) to localise representations of rule set features brain-wide and spatially unbiased.
Key findings include: compositional coding of compound rules in VLPFC; no order information in VLPFC, suggesting VLPFC is not a general controller for task set; evidence against the hypothesis of a hierarchy-dependent functional gradient along VLPFC.
The methodological study (Study 4) introduces "The Same Analysis Approach (SAA)". SAA allows to detect, avoid, and eliminate confounds and other errors in experimental design and analysis, especially mistakes caused by malicious experiment-specific design-analysis interactions. SAA is relevant for MVPA, but can also be applied in other fields, both within and outside of neuroscience.
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