Aus der Aufbereitungspraxis ist bekannt, dass für die industrielle Kalisalzgranulatherstellung das Kompaktier-/Zerkleinerungs-Verfahren ein bedeutungsvolles Verfahren ist. Deshalb ist die mathematische Optimierung der Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung sinnvoll. Hier ist die Optimierung mittels einer Modellierung der Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung erforderlich. Deshalb bestand die Aufgabe darin, ein Modell für die Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung auf Grund der mathematisch-statistischen Versuchsplanung wegen ihrer praktischen und ökonomischen Vorteile aufzustellen, um den gesamten Prozess Kaligranulatherstellung zu optimieren. Das aufgestellte Modell lässt sich für die Maximierung der Produktion qualitätsgerechten Granulates einer kompletten Granulieranlage bestehend aus Walzenpresse, Zerkleinerungsapparaten und Klassierapparat einsetzen. Damit ist es ein leistungsfähiges Werkzeug zur Effizienzsteigerung der Kaligranulatproduktion. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die Verwendung der auf Grund der mathematisch-statistischen Versuchsplanung aufgestellten Modelle für die Optimierung der Verfahrenssysteme für die Kalisalzgranulatherstellung sinnvoll und nutzbar ist.

The main aim of this study is to describe and compare the process of medical examination in selected divisions of the Foxconn company on the basis of my personal working experience. The goal is to obtain comprehensive knowledge of strengths and weaknesses, opportunities and threats of the medical examination procedure and to present a suitable optimisation of the process. The theoretical part of the study elaborates on the expert knowledge focusing on personnel management development, particular personnel processes, benefits for employees with the emphasis on medical examinations and international employment. The practical part is divided into two parts. The first part describes the company Foxconn and its selected divisions. The second part contains the medical examination outcomes, a research consisting of the medical check-up monitoring and SWOT analysis of the individual processes, a proposal for process optimisation including software installation, costs, staffing and training courses. A description of research methodology is also included. In order to achieve the aim of this study qualitative methods of collecting data were used. Monitoring the whole process of medical examinations was carried out by methods of observation and half-structured dialogues with human resources officers.

Brain of Materials ist eine Plattform für innovative und smarte Materialien, die Designern, Entwicklern und Ingenieuren diverser Branchen dabei hilft, ihre Produktentstehungsprozesse zu optimieren und zu beschleunigen.

Aus der Aufbereitungspraxis ist bekannt, dass für die industrielle Kalisalzgranulatherstellung das Kompaktier-/Zerkleinerungs-Verfahren ein bedeutungsvolles Verfahren ist. Deshalb ist die mathematische Optimierung der Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung sinnvoll. Hier ist die Optimierung mittels einer Modellierung der Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung erforderlich. Deshalb bestand die Aufgabe darin, ein Modell für die Prozesse Kompaktierung und Zerkleinerung auf Grund der mathematisch-statistischen Versuchsplanung wegen ihrer praktischen und ökonomischen Vorteile aufzustellen, um den gesamten Prozess Kaligranulatherstellung zu optimieren. Das aufgestellte Modell lässt sich für die Maximierung der Produktion qualitätsgerechten Granulates einer kompletten Granulieranlage bestehend aus Walzenpresse, Zerkleinerungsapparaten und Klassierapparat einsetzen. Damit ist es ein leistungsfähiges Werkzeug zur Effizienzsteigerung der Kaligranulatproduktion. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die Verwendung der auf Grund der mathematisch-statistischen Versuchsplanung aufgestellten Modelle für die Optimierung der Verfahrenssysteme für die Kalisalzgranulatherstellung sinnvoll und nutzbar ist.

Mit der starken Verbreitung des turboaufgeladenen Dieselmotors seit etwa 10 Jahren gewinnt auch der mittels Abgasturbolader aufgeladene Ottomotor mehr an Bedeutung. Im dynamischen Betriebsverhalten zeigen diese Motoren, vor allem bei Drehzahlen unter 2000 U/min, einen verzögerten Mitteldruckaufbau. Mit konventionellen Ansätzen ist dieses Problem nicht zufrieden stellend zu lösen, deshalb wurden Ansätze zur Unterstützung im dynamischen Betrieb erstellt. In dieser Arbeit wurden die Lösungen mit dem größten Potential zur Verbesserung untersucht. Die untersuchten Ansätze greifen zum Einen in das Gebiet der gezielten Einspeisung von dauerhaft verfügbarer Zusatzenergie und zum Anderen zur Verteilung der Verdichtungsarbeit auf zwei Aufladestufen. Als Zielstellung für die Verbesserungen des dynamischen Betriebsverhaltens wurde das Erreichen eines effektiven Mitteldruckes von 16.5 bar in einer Zeit kleiner einer Sekunde ab einer Motordrehzahl von 1700 U/min formuliert. Im Falle der Einspeisung von Zusatzenergie muss diese beliebig oft und in kurzen Abständen verfügbar sein. Im Kapitel Einspeisung von Zusatzenergie wurden die Konzepte elektrische unterstützter ATL sowie elektrischer Zusatzverdichter miteinander verglichen. Mit Hilfe rechnerischer Parameterstudien wurden die Randbedingungen für den Einsatz eines elektrischen Verdichters ermittelt. Dabei wurde festgestellt, dass die Dimensionierung des eingesetzten Boosterverdichters ein Kompromiss zwischen Potential im Transientbetrieb und ausreichender Kennfeldbreite zur Anhebung der stationären Volllast im untersten Motordrehzahlbereich ist. Die Berechnungen haben zudem ergeben, dass die zu erwartende Begrenzung der verfügbaren elektrischen Bordnetzleistung den eBooster vorrangig für den Einsatz von Motoren mit einem Hubraum kleiner 2.5 l prädestiniert. Eine weitere Variante sieht die serielle Anordnung eines mechanisch angetriebenen Zusatzverdichters vor. Für die Umsetzung als zuschaltbares System reduziert sich die Auswahl auf einen mit geringem Massenträgheitsmoment gekennzeichneten Spirallader. Als dritte Variante wurde eine geregelte zweistufige Aufladung aufgegriffen. Der Vergleich der Simulationsergebnisse wies für alle drei Varianten das Potential zur Umsetzung der formulierten Forderung zur Dynamikverbesserung nach. Bei einer Motordrehzahl von 2000 U/min erreichten der Pscroll nach 580 ms und die beiden anderen Varianten nach jeweils 850 ms das Zielmoment. Gleichzeitig ergab die Analyse des für den Druckaufbau im System verantwortlichen Parameters Massenstrom der Strömungsmaschinen eine unterschiedliche Charakteristik der einzelnen Varianten. Während der Pscroll unabhängig von der Motordrehzahl sofort nach Lastaufschaltung eine hohe Überschussluftmasse, bezogen auf die vom Motor geschluckte Masse, fördert, vergeht sowohl beim eBooster als auch bei der zweistufigen Aufladung durch die notwendige Hochlaufzeit der Radialverdichter eine Zeitspanne bis zum Aufbau einer Überschussmasse. Die Zeitspanne während des Hochlaufs von der Ausgangsdrehzahl bis zur Enddrehzahl beträgt beim Pscroll nur etwa 80 ms, während bei den anderen Systemen ein Zeit von weniger als 400 ms auch theoretisch nicht darstellbar ist. Bei dem Übergang zu realen Hardwarekomponenten am Prüfstand vergrößerte sich der Abstand zwischen Pscroll und dem elektrischen Zusatzverdichter. Das System Pscroll greift auf weitestgehend bekannte und erprobte Technik zurück, wodurch gegenüber der Simulation keine Einschränkungen zu verzeichnen waren. Mit dem eBooster ergaben sich für den Elektromotor deutliche Abweichungen von dem für die Simulation zur Verfügung gestellten Wirkungsgradverlauf über der Drehzahl im Vergleich zum Tatsächlichen. Speziell in der Beschleunigungsphase ergeben sich gravierende Einbussen. Mit dem höheren Leistungsangebot am Prüfstand (4 kW statt 2.5 kW) gegenüber der Simulation konnte das Potential des Systems nachgewiesen werden. Bei einer Leistungsbeschränkung reduzieren sich die Gewinne spürbar.

This research investigates formulation, compounding and thin-wall injection moulding of Polypropylene/clay nanocomposites (PPCNs) prepared using conventional melt-state processes. An independent study on single screw extrusion dynamics using Design of Experiments (DoE) was performed first. Then the optimum formulation of PPCNs and compounding conditions were determined using this strategy. The outcomes from the DoE study were then applied to produce PPCN compounds for the subsequent study of thin-wall injection moulding, for which a novel four-cavity injection moulding system was designed using CAD software and a new moulding tool was constructed based upon this design. Subsequently, the effects of moulding conditions, nanoclay concentration and wall thickness on the injection moulded PPCN parts were investigated. Moreover, simulation of the injection moulding process was carried out to compare the predicted performance with that obtained in practice by measurement of real-time data using an in-cavity pressure sensor. For the selected materials, the optimum formulation is 4 wt% organoclay (DK4), 4 wt% compatibiliser (Polybond 3200, PPgMA) and 1.5 wt% co-intercalant (erucamide), as the maximum interlayer spacing of clay can be achieved in the selected experimental range. Furthermore, DoE investigations determined that a screw speed of 159 rpm and a feed rate of 5.4 kg/h are the optimum compounding conditions for the twin screw extruder used to obtain the highest tensile modulus and yield strength from the PPCN compounds. The optimised formulation of PPCNs and compounding conditions were adopted to manufacture PPCN materials for the study of thin-wall injection moulding. In the selected processing window, tensile modulus and yield strength increase significantly with decreasing injection speed, due to shear-induced orientation effects, exemplified by a significantly increased frozen layer thickness observed by optical microscopy (OM) and Moldflow® simulation. Furthermore, the TEM images indicate a strong orientation of clay particles in the flow direction, so the PPCN test pieces cut parallel to the flow direction have 36.4% higher tensile modulus and 13.6 % higher yield strength than those cut perpendicular to the flow direction, demonstrating the effects of shear induced orientation on the tensile properties of thin-wall injection moulded PPCN parts. In comparison to injection speed, mould temperature has very limited effects in the selected range investigated (25-55 °C), in this study. The changes in moulding conditions show no distinctive effects on PP crystallinity and intercalation behaviour of clay. Impact toughness of thin wall injection moulded PPCN parts is not significantly affected by either the changes in moulding conditions or clay concentration (1-5 %). The SEM images show no clear difference between the fracture surfaces of PPCN samples with different clay concentrations. TEM and XRD results suggest that higher intercalation but lower exfoliation is achieved in PPCN parts with higher clay content. The composites in the thin sections (at the end of flow) have 34 % higher tensile modulus and 11 % higher yield strength than in the thicker sections, although the thin sections show reduced d001 values. This is attributed to the significantly enhanced shear-induced particle/molecular orientation and more highly oriented frozen layer, according to TEM, OM and process simulation results. In terms of the reduced d001 values in the thin sections, it is proposed that the extreme shear conditions in the thin sections stretch the PP chains in the clay galleries to a much higher level, compaction of clay stacks occurs as less interspacing is needed to accommodate the stretched chains, but rapid cooling allows no time for the chains to relax and expand the galleries back. Overall, data obtained from both actual moulding and simulation indicate that injection speed is of utmost importance to the thin-wall injection moulding process, development of microstructure, and thus the resulting properties of the moulded PPCN parts, in the selected experimental ranges of this research.

Mit der starken Verbreitung des turboaufgeladenen Dieselmotors seit etwa 10 Jahren gewinnt auch der mittels Abgasturbolader aufgeladene Ottomotor mehr an Bedeutung. Im dynamischen Betriebsverhalten zeigen diese Motoren, vor allem bei Drehzahlen unter 2000 U/min, einen verzögerten Mitteldruckaufbau. Mit konventionellen Ansätzen ist dieses Problem nicht zufrieden stellend zu lösen, deshalb wurden Ansätze zur Unterstützung im dynamischen Betrieb erstellt. In dieser Arbeit wurden die Lösungen mit dem größten Potential zur Verbesserung untersucht. Die untersuchten Ansätze greifen zum Einen in das Gebiet der gezielten Einspeisung von dauerhaft verfügbarer Zusatzenergie und zum Anderen zur Verteilung der Verdichtungsarbeit auf zwei Aufladestufen. Als Zielstellung für die Verbesserungen des dynamischen Betriebsverhaltens wurde das Erreichen eines effektiven Mitteldruckes von 16.5 bar in einer Zeit kleiner einer Sekunde ab einer Motordrehzahl von 1700 U/min formuliert. Im Falle der Einspeisung von Zusatzenergie muss diese beliebig oft und in kurzen Abständen verfügbar sein. Im Kapitel Einspeisung von Zusatzenergie wurden die Konzepte elektrische unterstützter ATL sowie elektrischer Zusatzverdichter miteinander verglichen. Mit Hilfe rechnerischer Parameterstudien wurden die Randbedingungen für den Einsatz eines elektrischen Verdichters ermittelt. Dabei wurde festgestellt, dass die Dimensionierung des eingesetzten Boosterverdichters ein Kompromiss zwischen Potential im Transientbetrieb und ausreichender Kennfeldbreite zur Anhebung der stationären Volllast im untersten Motordrehzahlbereich ist. Die Berechnungen haben zudem ergeben, dass die zu erwartende Begrenzung der verfügbaren elektrischen Bordnetzleistung den eBooster vorrangig für den Einsatz von Motoren mit einem Hubraum kleiner 2.5 l prädestiniert. Eine weitere Variante sieht die serielle Anordnung eines mechanisch angetriebenen Zusatzverdichters vor. Für die Umsetzung als zuschaltbares System reduziert sich die Auswahl auf einen mit geringem Massenträgheitsmoment gekennzeichneten Spirallader. Als dritte Variante wurde eine geregelte zweistufige Aufladung aufgegriffen. Der Vergleich der Simulationsergebnisse wies für alle drei Varianten das Potential zur Umsetzung der formulierten Forderung zur Dynamikverbesserung nach. Bei einer Motordrehzahl von 2000 U/min erreichten der Pscroll nach 580 ms und die beiden anderen Varianten nach jeweils 850 ms das Zielmoment. Gleichzeitig ergab die Analyse des für den Druckaufbau im System verantwortlichen Parameters Massenstrom der Strömungsmaschinen eine unterschiedliche Charakteristik der einzelnen Varianten. Während der Pscroll unabhängig von der Motordrehzahl sofort nach Lastaufschaltung eine hohe Überschussluftmasse, bezogen auf die vom Motor geschluckte Masse, fördert, vergeht sowohl beim eBooster als auch bei der zweistufigen Aufladung durch die notwendige Hochlaufzeit der Radialverdichter eine Zeitspanne bis zum Aufbau einer Überschussmasse. Die Zeitspanne während des Hochlaufs von der Ausgangsdrehzahl bis zur Enddrehzahl beträgt beim Pscroll nur etwa 80 ms, während bei den anderen Systemen ein Zeit von weniger als 400 ms auch theoretisch nicht darstellbar ist. Bei dem Übergang zu realen Hardwarekomponenten am Prüfstand vergrößerte sich der Abstand zwischen Pscroll und dem elektrischen Zusatzverdichter. Das System Pscroll greift auf weitestgehend bekannte und erprobte Technik zurück, wodurch gegenüber der Simulation keine Einschränkungen zu verzeichnen waren. Mit dem eBooster ergaben sich für den Elektromotor deutliche Abweichungen von dem für die Simulation zur Verfügung gestellten Wirkungsgradverlauf über der Drehzahl im Vergleich zum Tatsächlichen. Speziell in der Beschleunigungsphase ergeben sich gravierende Einbussen. Mit dem höheren Leistungsangebot am Prüfstand (4 kW statt 2.5 kW) gegenüber der Simulation konnte das Potential des Systems nachgewiesen werden. Bei einer Leistungsbeschränkung reduzieren sich die Gewinne spürbar.

AD is regarded as a sustainable technology that could assist the UK Government meet internationally agreed GHG emission targets by 2050. However, the mature status of the technology is based on expensive systems that rely on high energy feedstock to be profitable. Meanwhile, the natural biodegradation of cow slurry is a recognised contributor to climate change despite having a relatively low CH4 potential because of the large volumes produced. Economic mixing is essential to the cost-effectiveness of farm AD but techniques applied are not always appropriate as slurry is a shear thinning thixotropic Herschel-Bulkley fluid and therefore challenging to mix. The apparent viscosity of slurry and the shear stress induced was most influenced by solids content (exponential change) followed by temperature (linear). Most shear thinning occurred before a rising shear rate of 20s-1 was achieved with the fluid acting near-Newtonian above. Thixotropic recovery occurred within 1 hour of resting. Rheological values were also much higher than previously reported. Highest CH4 production occurred in the first 10 days of the batch process using a range of mixing regimes with different shear rates and rest periods. During fed-batch operations, changing shear rate had a minimal effect on CH4 production using a 30-day HRT whereas shorter rest periods increased production. Specific CH4 production rate was highest when feeding and mixing coincided. However, when HRT was reduced (OLR increased) the CH4 produced by all mixed regimes significantly increased with highest values being achieved using high intensity mixing rested for short periods. Lower HRTs also requires smaller digesters. Parasitic mixing energy invariably had the most influence on net energy production. Signs of instability were evident after 20 days using the low HRT. Significant microbial adaptation was also observed as the experiments progressed. The research outcomes demonstrate that mixing regime and HRT can be managed to maximise net energy production whilst reducing capital expenditure.

Kansanshi mine sulphide ore circuit did not achieve target flotation recovery in 2016, hence it was deemed necessary to carry out a research aimed at optimizing this circuit. The objective of the research was to optimise the Kansanshi milling and flotation circuit processing a copper sulphide ore. In line with this, samples were obtained around the circuit and processed in the laboratory for moisture content, slurry concentration, particle size distribution, and flotation response. This information was then used to build a computer-based model of the Kansanshi milling and flotation circuit. This was done in MODSIM®, a software package specialising in the design and simulation of mineral processing operations. After careful appraisal, appropriate models were selected for the semi autogenous grinding (SAG) and ball mills, SAG mill discharge screen, hydrocyclones, pebble crusher, and the flotation cells. The calibrated model was then used to simulate the effects of key operating parameters on flotation recovery. Analysis using the attainable region technique revealed that the SAG mill feed-rate should be adjusted from 1719 tph to 2090 tph. This would lead to a better utilisation of the pebble crusher that can process 358 tph of pebbles from the current 198 tph. From the simulation work, it was established that rougher flotation recovery can be improved from the current 80.0 % to 82.3 %. The technoeconomic benefits of the proposition are yet to be investigated. Findings from the research concluded that the milling circuit optimum operating parameter; which generated a final product falling predominantly in the range - 150 +38 μm were SAG and ball mills conditions of ball sizes 200 and 40mm respectively, ball mill ball filling 32% and rotational speed between 75 and 80% for both SAG and ball mills. The optimum hydrocyclone feed slurry concentration was found to be 62% solids. Additionally, the SAG mill discharge screen aperture size of 6 mm was the optimum. It must be noted that slurry concentration did not show any impact on both the SAG and ball mills performance. The SAG mill ball filling did not show any significant improvement on performance. / College of Engineering, Science and Technology / M. Tech. (Chemical Engineering)