The work deals with the design, control, precision and dynamics of linear piezoelectric motors from PiezoMotor Uppsala AB. The aim of this thesis is to evaluate the applicability of the loaned engine in a mass spectrometer. In introduction‘s section of this work is discussing the design principles of functionality, materials used, procedure and types of piezoelectric motors. It focuses the choice of hardware and design of mechanical assemblies, which could replace the current mechanism with electromagnetic motors. Then we designed and fabricated a test report with hired piezoelectric motor. In NI LabView development environment is created test application for control and measurement. The final section is devoted to a summary of the positive and negative features of the hired piezoelectric motor and evaluation of accuracy and dynamics.

Background: One part of manufacturing a Plate Heat Exchanger (PHE) is to leak test them before delivery. Today, helium is used extensively in leak testing. How-ever, it is unsustainable to use helium in leak testing, because of its non-renewability and therefore becoming more and more expensive. Also, this technology is relatively complex. At the same, PHEs are rising in demand due to lack of energy resources in Europe. Therefore, possibilities emerged for using air based leak testing technologies in upcoming test lines and that is why an evaluation needs to be done to find the most suitable technology. Objectives: The objective of this master’s thesis is to evaluate and identify the most suitable leak testing technology for validating the watertightness requirement of 10−3 mbar·l/s at 1 bar pressure difference. There is a scientific gap in comparing how different air based leak testing technologies perform with different volumes of the test vessels. This thesis will identify the most suitable air based leak testing technology by evaluating three technologies: Pressure Decay, Differential Pressure Decay and Vacuum Decay. With the main focus on how different volumes impacts the performance of each technology. Lastly, this study aims to determine an optimal test pressure that achieves the shortest cycle time for the selected test technology. Choosing the most suitable test technologies will result in fewer production break-downs and interruptions. Additional, being able to phase out helium in leak testing. Methods: The workflow for evaluating the different leak testing technologies began with the implementation and installation of each test setup and ensuring the reliability of the gathered data. After verifying the absence of leakage in the system, a simulated leak was calibrated to match the requirement’s leak rate. Four test vessels with original volumes of 0.10, 0.45, 1.66 and 2.50 l were utilized. Various tests were then performed to answer the research questions, including measurements of leak rate at different pressures, analysis of outgassing characteristics, and determination of cycle time. Finally, by utilizing concept scoring, the most suitable leak testing technology was identified with respect to the volume. Results: The exhibited results in this thesis manifest how the different leak testing technologies perform depending on the volume. The relationship between leak rates and overpressures was obtained, which was then utilized to derive the theoretical detection time. The cycle time and accuracy were determined across various volumes. According to concept scoring, Pressure Decay was deemed the most suitable leak testing technology in terms of six different criteria.   Conclusions: All three technologies were able to determine a leak rate corresponding to the watertightness requirement. From the evaluation, Pressure Decay was the most suitable technology to use across the majority of the volumes, with an accuracy below 15%. The test cycle times were optimizable by selecting an optimum testing pressure.  Therefore, being able to replace the helium leak testing in future test lines. / Bakgrund: En del i processen av att producera värmeväxlare är att de ska genomgå en täthetskontroll innan de levereras till kunden. I dagsläget används helium till största del för att göra täthetskontroller. Däremot är det inte hållbart att bruka helium för täthetskontroller, då det inte är förnyelsebart. Därför blir allt dyrare samtidigt som teknologin som används är komplex. Samtidigt har efterfrågan på värmeväxlare ökat markant till följd av brist på energiresurser i Europa. Som ett resultat av detta uppkom möjligheten att använda luftbaserade tätkontrolls teknologier i framtida testbanor och därför behövs en utvärdering göras av vilken metod som är lämpligast att använda. Syfte: Syftet med arbetet var att utvärdera och identifiera den mest lämpliga test-teknologin för att validera att vattentätskravet uppfylls. Det finns idag ett vetenskapligt gap på hur olika luftbaserade testteknologier presterar beroende på vilken volym som testas. Denna studie identifierade den mest lämpliga luftbaserade tätkontorllstekniken genom att utvärdera följande tre tekniker: Pressure Decay, Differential Pressure Decay och Vacuum Decay. Huvudfocus var på hur olika volymer påverkar tätkontrollens prestanda. Slutligen bestämms det optimala testtrycket som ger den lägsta cykeltiden för den valda testteknologin. Att välja den mest lämpliga test-tekniken kommer resultera i färre haverier och avbrott i produktionslinjen, samt ge möjligheten att byta ut helium som spårgas för täthetskontollerna. Metod: Arbetsflödet för att utvärdera de olika teknologierna för täthetskontroller började med att implementera och installera varje testuppställning och säkerställa att datan var trovärdig. Efter att ha verifierat att inga läckor fanns i systemen,kalibrerades en simulerad läcka för att matcha vattentätskravet läckhastighet. Fyra testobjekt användes med volymerna, 0.10, 0.45, 1.66 och 2.50 l. Olika tester ut-fördes sedan för att svara på forskningsfrågorna, samt gjordes en mätning av läck-hastigheten vid olika övertryck, analys av utgasningskarakteristiken och cykeltiden bestämdes. Slutligen, genom att använda concept scoring identifierades den mest lämpliga teknologin för täthetskontroller beroende på vilken volym som testas. Resultat: Resultatet i detta examensarbete visar hur olika testteknologier presterar beroende på volym. Relationen mellan läckhastighet och övertryck bestämdes och an-vändes för att härleda den teoretiska detektionstiden. Cykeltiden och noggrannheten bestämdes för olika volymer. Utifrån concept scoring var Pressure Decay den mest lämpliga testteknologin utifrån sex olika kriterier.   Slutsatser: Alla tre testteknologierna kunde hitta en läcka motsvarande vattentätskravet. Utifrån utvärderingen var Pressure Decay den mest lämpliga testteknologin för majoriteten av volymerna med en noggrannhet under 15%. Cykeltiden var optimerbar genom att välja det optimala testtrycket. Därför kan Pressure Decay användas som en ersättare för helium vid tätkontroller i framtida testbanor.

Im Rahmen der Arbeit wurde das Potential von Magnesium für den Einsatz im Fahrwerk eines Automobils, am Beispiel der Querbrücke des Hinterachsträgers, ermittelt. Verschiedene Mg-Legierungen wurden im konventionellen und vakuumunterstützen Druckguss vergossen und der Al-Legierung vergleichend gegenübergestellt. Es wurden in einem ersten Schritt statische und zyklische Werkstoffkennwerte sowie Materialmodelle erforscht und bewertet. Verschiedene Lastfälle im Standard- und Sonderfahrbetrieb wurden durch statische und zyklische Betriebsfestigkeitssimulationen abgesichert. Konstruktive Bauteiloptimierungen waren notwendig um den Werkstoff Magnesium an die Anforderungen der Querbrücke anzupassen. Äußere Umwelteinflüsse im Fahrbetrieb machten ein Korrosionsschutzkonzept für die Querbrücke aus Magnesium notwendig. Untersucht wurden dabei verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung von Kontakt- und Oberflächenkorrosion. Grundsätzlich scheint der Einsatz von Magnesium im Fahrwerk im Bereich mittlerer Betriebsbelastungen denkbar.

Designingenjörsstudenterna, Aldin Sumic och Andrea Slaattelia Larsson på Högskolan i Skövde har i samarbete med företaget, AB Germa, arbetat med ett produktutvecklingsprojekt under våren 2014. Syftet med uppdraget var att hitta lösningar till en eventuell konceptuell “vakuum-skop” genom att använda Germas befintliga vakuumteknik för att immobilisera en patient med misstänkt spinalskada och integrera den i den befintliga skopbåren med dess funktion att “skopa upp” en patient från olycksplatsen. Syftet med uppdraget var också att reducera antalet patientförflyttningar samt att öka säkerheten och kvaliteten i räddningsarbetet. En av Germas strategier för att konkurrera på marknaden är att lansera två nya produkter årligen. I och med detta var det under uppdraget mer önskvärt att få fram många idéer, gärna innovativa, än att få en fullt fungerande lösning i slutändan och därför genomfördes uppdraget enligt produktutvecklingsmetodiken set based concurrent engineering. Ett arbete med metodiken innebar att lösningarna undersöktes och utvecklades parallellt och eliminerades efter hand om de av någon anledning påvisar brister. Detta för att besvara Germas önskan om fler sånär färdiga lösningar. Uppdraget inleds med en förstudie och empiriinsamling där bland annat litteraturstudie, intervjuer och studiebesök genomfördes för att få djupare kunskap inom ämnet. Med hjälp av detta samt funktionsanalyser och standarden EN-1865 specificerades arbetet och en kravspecifikation togs fram som låg nära till hands under hela arbetet. Därefter påbörjades idégenereringen med hjälp av diverse kreativitetsmetoder och komplement. Förslagen från idégenereringen var av olika karaktär och kvalitet. I en urvalssession användes en mängd metoder för att se vilka lösningar som inte höll måttet för att således vidareutveckla dessa. Detta ledde till att lösningar valdes bort eller grupperades med avseende på likhet eller kombineringsmöjlighet. Slutligen återstod tre fungerande koncept och författarna valde att gå ifrån produktutvecklingsmetodiken för att, ur presentationssyfte, vidareutveckla och detaljdesigna ett koncept – konceptet som kom att kallas vakuumskop. / During the spring of 2014, Aldin Sumic and Andrea Slaattelia Larsson, two product design engineer students at University of Skövde carried out a product development project in cooperation with the company AB Germa. The aim of the project was to develop solutions to a conceptual "vacuum-scoop" by using Germas existing vacuum technology that is used to immobilize a patient with suspected spinal injury and integrate it into the existing scoop stretcher with its function to "scoop" a patient from the accident site. The aim of the project was also to reduce the number of patient transfers and to improve safety and quality in the rescue. One of Germas strategies, to compete on the market, is to launch two new products annually. Therefore, it was more desirable that, during the mission, bring out many ideas, gladly innovative ones, than get a fully functional solution in the end. The mission was carried out according to the product development methodology set based concurrent engineering to achieve this. Working with the methodology resulted that solutions were investigated and developed in parallel and were eliminated gradually if they, for some reason established deficiencies. The mission begins with a preliminary study and empirical data gathering, which included literature review, interviews and site visits to gain deeper knowledge of the subject. Using this, the functional analyzes and the standard EN-1865 the work was detailed and a set of requirements were made. Then an idea generation session started using various creative methods and complement. The drafts from the idea generation were of different character and quality. A selection session was used on a variety of ideas for distinguishing concepts which resulted in that the concept was excluded, grouped in terms of similarity or combine. Finally, there remained three working concept. The authors chose ignore the product development methodology to develop and detail design one of the three concepts for the final presentation - the concept that became known as the vacuumskop (vakuum scoop).

Das saisonale Auftreten von erdig/modrigen Geruchsstoffen beeinträchtigt die organoleptische Qualität von Trinkwasser aus Talsperren weltweit. Grund für diese Beeinträchtigungen sind biogene Geruchsstoffe, die in oligo- bis mesotrophen Trinkwassertalsperren vorwiegend von benthischen Cyanobakterien freigesetzt werden. Als wichtigste Vertreter der biogenen Geruchsstoffe in den untersuchten sächsischen Trinkwassertalsperren wurden Geosmin und 2-Methylisoborneol (2-MIB) identifiziert, die bereits in Konzentrationen von wenigen ng/L organoleptisch wahrgenommen werden. Zur Entfernung der Geruchsstoffe während der Trinkwasseraufbereitung wird meist die Adsorption an Pulveraktivkohle als zusätzlicher Aufbereitungsschritt eingesetzt. In natürlichen Wässern wird die Adsorptionskapazität vor allem durch die direkte Konkurrenz niedermolekularer, gut adsorbierbarer Fraktionen des organischen Hintergrundes reduziert. Es konnte gezeigt werden, dass die Adsorption mit verschiedenen Modellansätzen für die Gemischadsorption von Spurenstoffen und organischem Hintergrund beschrieben werden kann. Diese Modelle, die für Gleichgewichtszustände entwickelt wurden, können auch angewendet werden, wenn sich das Adsorptionsgleichgewicht noch nicht eingestellt hat, wie es oftmals bei den in der Praxis realisierten Kontaktzeiten der Fall ist. Bei Auswahl einer Aktivkohle mit guter Entfernungsleistung für die Geruchsstoffe liegen die Kosten für die benötigte Aktivkohlemenge zur Reduzierung der Geruchsstoffkonzentration um 90 % bei 0,009 - 0,05 €/m³. Der Einsatz UV-basierter erweiterter Oxidationsverfahren, wie UV/O3, UV/H2O2, Vakuum-UV (VUV) sowie VUV/O3, stellt eine Alternative für die Entfernung von Geosmin und 2-MIB dar. Die eingehende Untersuchung dieser Verfahren zeigte, dass die indirekte Oxidation durch gebildete Hydroxylradikale zu einer effektiven Umsetzung der Geruchsstoffe und zahlreicher weiterer Spurenstoffe führt. Zusätzlich wird das Rohwasser aufgrund der keimtötenden Wirkung von UV-Strahlung (und Ozon) gleichzeitig desinfiziert. Allerdings sind bei den Verfahren UV/O3 und UV/H2O2 für einen kosteneffizienten Geruchsstoffabbau hohe Oxidationsmittelkonzentrationen notwendig, die zu unerwünschten Nebenprodukten oder Residuen führen können. Die VUV-Bestrahlung stand besonders im Fokus der Untersuchungen, da dieser Wellenlängenbereich sowohl zur photoinitiierten Oxidation von Spurenstoffen als auch zur Generierung von Ozon in der Gasphase eingesetzt werden kann. Ozongenerierung und Bestrahlung (im UV- oder VUV-Bereich) wurden in einem speziellen UV-Reaktor mit nur einer Strahlungsquelle realisiert. Mit diesem innovativen UV-System mit interner Ozongenerierung konnte eine Reduzierung der Geosminkonzentration um 90 % mit einem Energieverbrauch unter 1 kWh/m³ und Energiekosten unter 0,09 €/m³ erreicht werden. Außerdem wird Nitrit, das durch VUV-Bestrahlung gebildet wird, durch die Zugabe des intern erzeugten Ozons oxidiert. Unter den untersuchten UV-basierten Verfahren ist die Kombination VUV/O3 mit interner Ozongenerierung für die Entfernung von saisonal auftretenden Geruchsstoffen in der Trinkwasseraufbereitung aus Talsperrenwässern am besten geeignet. Die Verfahrenskombination zeichnet sich durch ein geringes Risiko hinsichtlich der Bildung unerwünschter Nebenprodukte, den Verzicht auf den Einsatz von Chemikalien und die Vermeidung von Rückständen sowie einen vergleichsweise geringen Energieverbrauch und Wartungsaufwand aus. / The seasonal occurrence of earthy/musty odours affects the organoleptic quality of drinking water from reservoirs worldwide. In oligo-mesotrophic drinking water reservoirs this impairment is mainly caused by biogenic odour compounds released by benthic cyanobacteria. The most important odour compounds in the investigated Saxon drinking water reservoirs were geosmin und 2-methylisoborneol (2-MIB), which exhibit a threshold odour concentration of several ng/L. The application of powdered activated carbon is widely used for the removal of odour compounds during drinking water treatment. However, the adsorption capacity in natural waters is reduced due to the competition of well adsorbable, low molecular weight organic compounds. It could be shown that the adsorption process can be described with various model approaches for the competitive adsorption of micropollutants in presence of natural organic matter. These model approaches, which were developed for equilibrium adsorption, can be applied for the non-equilibrium adsorption as well, for example for contact times realized in the waterworks. If an activated carbon with a high adsorption capacity for odour compounds is applied, the costs for the amount of activated carbon necessary to reduce the odour concentration by one order of magnitude are about 0.009 - 0.05 €/m³. UV-based advanced oxidation processes like UV/O3, UV/H2O2, Vacuum-UV (VUV) and VUV/O3 are an alternative for the removal of geosmin and 2-MIB. Thus, these processes were investigated in detail showing that an effective elimination of the odour compounds and other micropollutants is achieved via indirect oxidation by formed hydroxyl radicals. Additionally, the raw water is disinfected by the germicidal effect of UV irradiation (and ozone). However, for a cost efficient degradation of odour compounds by UV/O3 or UV/H2O2 high oxidant concentrations are necessary, which lead to the formation of undesired by-products and residuals. The focus of the presented doctoral thesis was on the treatment with VUV irradiation because this wavelength range can be applied for photoinitiated oxidation as well as for the generation of ozone in the gas phase. Ozone generation and irradiation (in the UV or VUV range) can be combined in a specific UV reactor using a single irradiation source. Using this innovative UV system with internal ozone generation the reduction of the concentration of geosmin by one order of magnitude can be achieved with an energy consumption below 1 kWh/m³ and operational costs below 0.09 €/m³. Furthermore, the addition of ozone leads to a noticeable oxidation of nitrite, which is formed under VUV irradiation. Within the investigated UV based processes, the combination VUV/O3 with internal ozone generation is the most suitable for the removal of seasonally occurring odour compounds during drinking water treatment from reservoir water. The process is characterized by the minimization of the risk for the formation of undesired by-products without the application of chemicals, the reduction of the formation of residues as well as low energy consumption and maintenance requirements.

The diploma thesis is structured with regard to the design and use of artificial muscle in robotics. The thesis starts with a theoretical section where different types of artificial muscles are described with their advantages and disadvantages. After considering all the types of described muscles, one species was selected for further processing. Vacuum-controlled origami muscles were chosen for use in a small manipulation device. After the design of the whole machine, the risk analysis and the economic evaluation of the whole design were carried out.

The diploma thesis deals with study of behavior of fibrous organic insulants under greatly reduced pressure (even to vacuum). Development, production and durability of vacuum insulating panels are described in the theoretical part as well as principles of heat transfer. Method for production of core of VIP, created using waste fibers from textile industry and agriculture, is described in the practical part. Verification of behavior during normal and reduced pressure (even to vacuum) was carried out on experimentally made core insulants.

Tato diplomová práce je zaměřena na analýzu lehkých prvků (tj. uhlík, sýra a fosfor) v železných slitinách pomocí metody laserem indukovaného plazmatu (LIBS). Hlavním cílem je vyvinout a implementovat nový modul, který bude umožňovat analýzu v hluboké ultrafialové oblasti (VUV), což je nezbytné jak pro stanovení chemického složení lehkých prvků v ocelích tak pro mnoho dalších aplikací metody LIBS. V první části je vytvořen přehled moderních přístupů optické emisní spektroskopie (OES) a rovněž jsou shrnuty tradiční techniky používané v metalurgii pro analýzu ocelí. Teorie absorpce ultrafialového záření vzduchem a optickými skly byla důkladně studována a shrnuta k získání potřebného teoretického základu k vývoji modulu. Před návrhem finální verze modulu byl navržen experimentální modul s cílem otestovat navržený koncept analýzy ve VUV oblasti metodou LIBS. Na základě testování byla navrhnuta finální verze založená na unikátním klínovém mechanismu. Funkční vzorek byl vyroben ve spolupráci s extérním výrobcem a vlastnosti modulu byly následně demonstrovány naměřením pěti certifikovaných ocelových standardů. Experiment určil limity detekce pro uhlík jako 0.028 hm.%. Nicméně, síra ani fosfor nebyly detekovány v žádném ze vzorků. Tato práce vytvořila modul nezbytný pro budoucí zkoumání metody LIBS v oblasti VUV v Laboratoři laserové spektroskopie v Brně.

Creation of vacuum is very slow, energetically and technologicaly demanding process. Closing of valve is very simple and fast process which produces pressure surges when moving cylinder of fluid is stopped. The goal of this thesis is to find out, if it is possible to combine these processes. To reach this goal, 1D model of compressible gas flow and pressure surges in direct pipeline was made. Then follows experimental measurement evaluation and assessment of potential that the technology offers.

Diploma thesis deals with preparation of multilayered organic-inorganic nanostructures via PECVD technology and analysis of optical properties of these layers by spectroscopic ellipsometry. The theoretical part handles the definition of thin layers, layered and gradient nanostructures, plasma enhanced chemical vapor deposition and principles of spectroscopic ellipsometry. In the experimental part, used materials and chemicals are described, afterwards follow a complete description of the apparatus used for sample preparation and a description of the sample preparation procedure. The results part consists of methodology of preparing material models necessary for ellipsometric measurements and evaluation of optical properties of deposited nanolayers.