<p>Doktorska disertacija razmatra primenu savremenih aditivnih proizvodnih tehnologija u postupku preciznog livenja ortopedskih implantata i njihov uticaj na skraćenje vremena i smanjenje tro&scaron;kova izrade topljivih modela. Konvencionalni postupak preciznog livenja ortopedskih implantata zahteva značajno vreme i tro&scaron;kove za izradu kalupa za topljive modele. U disertaciji je razvijena metoda za &bdquo;brzo precizno livenje&ldquo; kojom se elimini&scaron;e potreba za izradom kalupa za topljive modele ortopedskih implantata. Potrebno je utvrditi da li se pomoću predložene metode &bdquo;brzog preciznog livenja&ldquo; koja predstavlja integraciju aditivnih proizvodnih tehnologija i reverznog inženjerstva sa konvencionalnim preciznim livenjem, može dati značajniji doprinos daljem razvoju u oblasti izrade prilagođenih ortopedskih implantata.</p> / <p>The doctoral thesis discusses the application of modern additive manufacturing technologies in investment casting of orthopaedic implants and their impact on time and cost savings in meltable wax models development. The conventional procedure of investment casting of orthopaedic implants demands considerable time and costs when developing moulds for meltable wax models. The thesis shows a method of &ldquo;rapid investment casting&rdquo; developed to avoid the making the moulds for meltable wax models of orthopaedic implants. It is necessary to establish whether the proposed method of &ldquo;rapid investment casting&rdquo;, which integrates additive manufacturing technologies and reverse engineering with conventional investment casting, may give a significant contribution to further development of manufacturing of customized orthopaedic implants</p>

My work is a symptom of my ongoing quest to achieve immortality. I perpetually attempt to make permanent the traces we leave behind and the impressions we make upon each other. I use the body to portray boundaries – between the skin and the heart, comfort and disquiet, holding and letting go. The objects I make serve both as an agent for physical contact and as the commemoration of an ephemeral interaction. I create personal fossils, revealing the interstices formed when two bodies come into contact with one another. I use materials that reference endurance and longevity to record transient spaces whose edges continuously shift and whose membranes are particularly tenuous. This work is an ongoing catalog of the people in my life and my persistent efforts to hold on to those fleeting connections.

In this study, the goal is to optimize the process and to reduce the clogging tendency during the continuous casting process. The focus is on clogging when the refractory base material (RBM) in the SEN is in contact with the liquid steel. It is difficult or impossible to avoid non-metallic inclusions in the liquid steel, but by a selection of a good RBM in the SEN clogging can be reduced.   Different process steps were evaluated during the casting process in order to reduce the clogging tendency. First, the preheating of the SEN was studied. The results showed that the SEN can be decarburized during the preheating process. In addition, decarburization of SEN causes a larger risk for clogging. Two types of plasma coatings were implemented to protect the RBM, to prevent reactions with the RBM, and to reduce the clogging tendency. Calcium titanate (CaTiO3) mixed with yttria stabilized zirconia (YSZ) plasma coatings were tested in laboratory and pilot plant trials, for casting of aluminium-killed low-carbon steels. For casting of cerium alloyed stainless steels, YSZ plasma coatings were tested in laboratory, pilot plant and industrial trials. The results showed that the clogging tendency was reduced when implementing both coating materials.   It is also of importance to produce clean steel in order to reduce clogging. Therefore, the steel cleanliness in the tundish was studied experimentally. The result showed that inclusions originated from the slag, deoxidation products and tundish refractory and that they were present in the tundish as well as in the final steel product. / <p>QC 20170227</p> / VINNOVA

Melhorias na eficiência energética motivam o desenvolvimento de isolamentos térmicos cada vez mais eficazes e duráveis. Cerâmicas porosas à base de mulita (Al6Si2O13 ou 3Al2O3.2SiO2) são ideais para essa aplicação devido à alta resistência à corrosão e à densificação. Apesar de rara sua forma mineral, esta é uma das fases mais importantes em cerâmicas tradicionais e avançadas, visto que pode ser obtida a partir de fontes de alumina e sílica, por meio de diversas rotas de processamentos. Sua formação in situ por sinterização reativa tem se destacado dentre os métodos de produção pelos bons resultados mecânicos e eficácia na formação e manutenção de porosidade, entretanto, ainda existem pontos a serem investigados como a influência do tamanho de partícula e porosidade inicial de suas matérias-primas nas propriedades finais das estruturas. Neste trabalho, foram produzidas peças porosas de alumina-mulita in situ a partir de suspensões de sílica coloidal com diferentes concentrações (30, 40 e 50 %) e hidróxidos de alumínio de diferentes granulometrias (fino, HAF e grosso, HAG) pré-calcinados em várias temperaturas (500-1500 °C), pelo processo de moldagem direta para aplicação como isolante térmico em temperaturas acima de 1000 °C. As amostras (verdes e tratadas termicamente - 1500 °C) foram submetidas à ensaios mecânicos (módulo elástico e resistência à ruptura por compressão e flexão), análise microestrutural (MEV e DRX) e de propriedades físicas (porosidade total, densidades e variação térmica dimensional). As aluminas de transição provenientes da calcinação agiram como agentes porogênicos no sistema e juntamente com a sílica coloidal (com funções simultâneas de fluido de mistura, agente ligante, aditivo de secagem e fonte de SiO2 amorfa) formaram estruturas com grande variação de propriedades. Estruturas com HAF apresentaram porosidade próxima a 40% e elevadas propriedades mecânicas, e com HAG foram obtidos níveis de porosidade acima de 50 % e baixas resistências. As composições mistas, contendo tanto HAF como HAG, obtiveram bons resultados mecânicos e porosidades acima de 50 %, mostrando-se bons candidatos para uso como isolamento térmico. Todos os sistemas contiveram a fase de mulita em maior quantidade coexistindo com alfa alumina (Coríndon). / Improvements in energy efficiency motivate the development of more effective and durable thermal insulation. Porous ceramics based on mullite (Al6Si2O13 or 3Al2O3.2SiO2) have great potential for this application due its high resistance to corrosion and densification. Although rare in its mineral form, this is one of the most important phases in traditional and advanced ceramics because it can be obtained from alumina and silica sources, through various processing routes. Among them, the solid-state in situ reactions by reactive sintering stands out for its good mechanical properties and efficiency in the formation and maintenance of pores. However, how particle size and initial porosity of its raw materials influences the final properties still requires investigation. In this work, porous ceramics of alumina-mullite were produced in situ from aqueous suspensions of colloidal silica with different concentrations (30, 40 and 50 %) and aluminum hydroxides of different grain sizes (fine, HAF and coarse, HAG) pre-calcined in several temperatures (500-1500 °C) by direct casting process for application as a thermal insulation at temperatures above 1000 °C. The samples (green and thermally treated - 1500 °C) were submitted to mechanical tests (elastic modulus and resistance to rupture by compression and flexural), microstructural analysis (SEM and XRD) and physical properties characterization (total porosity, densities and dimensional thermal variation). The transition aluminas acted as porogenic agents in the system and with the colloidal silica (with simultaneous functions of mixing fluid, binding agent, drying additive and source of amorphous SiO2), formed structures with great properties\' variation. Samples with HAF had porosity close to 40% and high mechanical properties, and with HAG, porosity levels above 50 % and low resistances were obtained. The mixed compositions, containing both HAF and HAG, obtained good mechanical results and porosities above 50 %, showing great potential to thermal insulation. All systems contained most of mullite coexisting with alpha alumina phase (Corundum).

La fabrication de cellules de piles à combustible IT-SOFC de large dimension par un nouveau procédé simple et peu coûteux est présentée dans ce manuscrit. L’optimisation de ce nouveau procédé en regard de l’utilisation d’agents de porosité, d’épaisseur de couches et de température de frittage a été réalisée. Les résultats des tests électrochimiques sur des cellules de surface active 10 cm2 réalisés dans le dispositif Fiaxell semi-ouvert ont été détaillés pour différentes cellules. Des tests de performance de longue durée ont également été menés sur le dispositif Fiaxell, présentés et discutés. La préparation et la réalisation d’un nouveau banc de test de stack a également été mené et présenté dans ces travaux. / The fabrications of large area IT-SOFC planar cell by new simple and cost effective process were explained. The optimization of the new process with respect to pore formers, thickness of layers, sintering temperature were performed. The electrochemical results of 10cm2 performed in Fiaxell open flange set up were detailed with respect to different configuration. Long term ageing performance tests of single cells were conducted in Fiaxell device and results are discussed. Preparation of new test bench and stacking process performed till now were briefed.

A superliga policristalina à base de níquel MAR-M247 foi desenvolvida na década de 70. Sua ótima composição, estabilidade microestrutural, excelente resistência à fluência e à oxidação e boa resistência à corrosão a quente faz dessa superliga uma das mais utilizadas em rotores durante os últimos 20 anos. Os objetivos do presente trabalho são a produção e caracterização microestrutural e mecânica de rotores da superliga MARM247 (10% peso Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balanço). Os rotores foram obtidos pela técnica de microfusão por cera perdida na empresa Açotécnica S.A. (Jandira/SP) em diferentes temperaturas de vazamento e isolamento do molde cerâmico. Os materiais foram analisados por microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV/EDS), análise térmica diferencial (DTA), macro/microdureza e ensaios de tração convencional a 25oC e a 760oC. Além disso, os materiais passaram por tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento em diferentes temperaturas e tempos a fim de avaliar as mudanças microestruturais. Com a ajuda do software de cálculo termodinâmico Thermocalc foram feitas simulações das relações de fases utilizando a composição média da superliga MAR-M247. Os resultados permitiram obter uma condição de processamento (temperatura de vazamento e condição de isolamento) com maior quantidade de peças sem defeitos. Além disso, os experimentos permitiram definir uma condição ideal para o tratamento térmico de solubilização da superliga MAR-M247. / The polycrystalline nickel-based superalloy MAR-M247 was developed in the 1970s. Its optimal alloy composition, microstructural stability, excellent resistance to creep and oxidation and good resistance to hot corrosion make the MAR-M247 superalloy one of the alloys widely used in turbine rotors during the last 20 years. The aims of the present work are the production and the microstructural and mechanical characterization of rotors made of MAR-M247 superalloy (10 wt. % Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balance). The rotors were produced by using the lost-wax technique at different pouring temperatures and isolation of the shell mold at the Açotécnica S.A. company (Jandira/SP). The materials were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM/EDS), differential thermal analysis (DTA), macro/microhardness and tensile tests at 25oC and 760oC. Besides, the materials were submitted to solution and ageing treatments at different temperatures and times in order to evaluate de microstructural changes. With the aid of the thermodynamic calculation software Thermocalc, simulations of phase relations were made using the average composition of the MAR-M247 superalloy. The results allowed to obtain a processing condition (pouring temperature and isolation condition) with larger amount of rotors without defects. Moreover, the experiments allowed to define an ideal solution heat treatment condition of MAR-M247 superalloy.

A Universidade de São Paulo (Instituto de Química e Faculdade de Ciências Farmacêuticas) e FUNDACENTRO têm desenvolvido um projeto nos pólos de fabricação de peças de torneiras e registros de Loanda/PR, visando a avaliação do ambiente de trabalho. Considerando as etapas do processo de fundição de latão para a confecção dos produtos, há a presença de fumos metálicos, provenientes da fundição e vazamento, que podem acarretar na intoxicação dos trabalhadores e, conseqüentemente, faz-se necessária a avaliação do risco ocupacional. Esta avaliação consiste da caracterização das partículas através da determinação de seus constituintes em massa por volume de ardo ambiente de trabalho. A concentração para particulados é expressa em &#181;g m-3. Para isso, foi aplicada metodologia específica e reconhecida do National Institute of Organization Safety (NIOSH), a qual recomenda a utilização de espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) para a determinação de As, Cd, Mn, Ni e Pb em amostras de ar. Foi proposta uma alternativa utilizando a voltametria de acumulação com redissolução anódica com eletrodo de gota pendente de mercúrio para a determinação de Cd e Pb, além da voltametria adsortiva com redissolução catódica com o mesmo eletrodo para Ni e voltametria de redissolução catódica com eletrodo de diamante dopado com boro para Mn, sendo que utilizou-se onda quadrada para a obtenção de todos os voltamogramas. De acordo com os resultados obtidos, foram propostas alterações tecnológicas no processo e adequação dos equipamentos de proteção no intuito de proteger a saúde e o bem estar dos trabalhadores, bem como evitar danos ao meio ambiente. / The Universidade de São Paulo, Instituto de Química e Faculdade de Ciências Farmacêuticas (University of São Paulo, Institute of Chemistry and Pharmaceutical Sciences College) and FUNDACENTRO have developed a project at the manufacturing facilities of stopcocks and faucet parts in Loanda/PR, aiming the evaluation of workplaces. Considering the stages of the brass foundry process in manufacturing those products, there are metallic fumes, originating from metal melting and pouring, which can result in human intoxication and, therefore, it is necessary to make an assessment of the occupational exposure. This assessment consists of collecting the particulate, measuring the mass of the contaminant, and then calculating the concentration by dividing the mass by the volume of sampled air. For particulates, concentration is expressed as &#181;g m-3. For this assessment, it was applied a specific and recognized method of the National Institute of Organization Safety Health (NIOSH) which recommends the use of the technique of inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) to determine As, Cd, Mn, Ni and Pb in air samples. It was proposed an alternative method using the anodic stripping voltammetry with hanging mercury drop electrode (HMDE) to determine Cd and Pb, in addition to cathodic adsorptive stripping voltammetry with HMDE to determine Ni and cathodic stripping voltammetry with boron-doped diamond electrode to determine Mn. For these procedures were used square wave voltammetry to record all the voltammograms. According to the results of this work, we proposed technological changes in the production process and the adequacy of protection equipment in order to protect the health and well-being of workers, as well as to avoid damages to the environment.

Cost effective high volume manufacture of solid oxide fuel cells (SOFCs) is a major challenge for commercial success of these devices. More than fifteen processing methods have been reported in the literature, many of which could be used in various combinations to create the desired product characteristics. For some of these processes, high volume manufacturing experience is very limited or non-existent making traditional costing approaches inappropriate. Additionally, currently available cost models are limited by a lack of incorporation of device performance requirements. Therefore, additional modeling tools are needed to aid in the selection of the appropriate processing techniques prior to making expensive investment decisions. This project describes the development of a SOFC device performance model and a manufacturing process tolerance model. These models are then linked to a preliminary cost model; creating a true multi-process, performance based cost model that permits the comparison of manufacturing cost for different combinations of three processing methods. The three processing methods that are investigated are tape casting, screen printing, and sputtering. . This model is capable of considering production volume, process tolerance and process yield, in addition to the materials and process details. Initial comparisons were performed against processes used extensively within the solid oxide fuel cell industry and the cost results show good agreement with this experience base. Sensitivity of manufacturing costs to SOFC performance requirements such as maximum power density and operation temperature are also investigated.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josiane Carneiro Souza.pdf: 4154319 bytes, checksum: dcde979ba587a2471aa62c75df7e7827 (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The manufacture of metal parts by molding and molded by the process in the green sand (sand base crowded with clay) is widespread in industries for its low cost and operational flexibility. A major advantage is that the materials can be reused in new molding cycles. However, when the liquid metal comes in contact with the mold, causes disabling clay locally, generating inert materials that focus on the sand and limit long cycles of reuse. Thus, there are surplus sands by adding new primary materials and the consequent need for disposal to maintain the constant flow of materials. This excess is a liability that is usually discarded in landfills. This study sought a solution to this environmental waste, by reuse in the actual molding process using the sodium silicate (Na2SiO3.XH2O)/CO2, as binder. The properties obtained from samples with waste foundry sands (WFS) and with the new green sands were compared to verify the real potential for reuse WFS and the effect of its inert components and additives. For this purpose it was evaluated the mechanisms involved in the interaction with the green sand silicate before and after reaction with CO2 in the range of 0 to 20% (by weight) mixed. Mechanical properties were evaluated before and after gassing with CO2, both with WFS and with its primary components. In this study, for microstructural characterization techniques were used for X-ray diffraction, optical microscopy and MEV/ EDS. The results showed mutually dependent mechanical properties, the morphology of the silica gel coating on the sand grains, and the composition of the mixture used. / A fabricação de peças metálicas por fundição e moldadas pelo processo em areias a verde (areia base aglomerada com argila) é bastante difundida nas indústrias pelo seu baixo custo e flexibilidade operacional. Uma das grandes vantagens é que os materiais utilizados podem ser reutilizados em novos ciclos de moldagem. Porém, quando o metal líquido entra em contato com o molde, provoca a desativação da argila localmente, gerando materiais inertes que se concentram na areia e limitam ciclos longos de reuso. Com isto, surgem excedentes de areias pela adição de materiais primários novos e a consequente necessidade de descarte para manter o fluxo constante de materiais. Este excedente é um passivo que normalmente é descartado em aterros. Este trabalho buscou uma solução ambiental para este resíduo, por meio da reutilização no próprio processo de moldagem, utilizando silicato de sódio (Na2SiO3.XH2O)/CO2, como ligante. As propriedades obtidas de amostras com areias descartadas e com as areias a verde novas foram comparadas entre si para verificar o real potencial de reutilização da ADF e o efeito de seus componentes inertes e aditivos. Para esta finalidade avaliou-se os mecanismos envolvidos na interação da areia a verde com o silicato, antes a após reação com CO2, na faixa entre 0 a 20% (em peso) nas misturas. Propriedades mecânicas foram avaliadas antes e após a gasagem com o CO2, tanto com areia descartada de fundição (ADF) quanto com os seus componentes primários. Neste estudo, para caracterização microestrutural foram utilizadas técnicas de Difração de raios X, Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura/EDS. Os resultados demonstraram dependência mútua entre as propriedades mecânicas; a morfologia do recobrimento da sílica gel sobre os grãos de areia; e a composição da mistura utilizada.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ludiere Lucas Toldo Boneti.pdf: 5901766 bytes, checksum: 4f1a93e8f2d24f82e2576b7891703690 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / The present study aimed to evaluate the influence of the austempering heat treatment parameters on microstructure and mechanical properties of a ductile cast iron produced in industrial conditions, containing 3.59% carbon, 2.68% silicon, 0.46% copper (in wt%) and a carbon equivalent of 4.50%. The material was produced in a foundry located in the southwest region of Parana state, Brazil. The specimens were obtained by casting the alloy into Y-block molds. The austempering heat treatments consisted of pre-heating at 500°C, followed by austenitizing step at 870°C, 900°C and 930°C during 60 minutes. Austempering was carried out in molten metal baths at temperatures of 300°C and 370°C for 30 minutes. Microstructural characterization was carried out by light optical microscopy (LOM) with image analysis, scanning electron microscopy (SEM-FEG) and X-ray diffraction with Rietveld refinement. The mechanical properties were evaluated by tensile and Vickers hardness tests. The as-cast microstructure displayed a very heterogeneous microstructure, characterized by the presence of regions with graphite flotation and carbide containing intercellular regions. The graphite nodules showed low nodularity, of 85%, which was attributed to the fading effect of magnesium alloy. Austempered samples were characterized by the presence of bainitic ferrite, interspersed with retained austenite in films and blocks. The austempering at 300°C resulted in a finer microstructure containing smaller volume fractions of retained austenite. All heat treated samples displayed transformation gradients between graphite flotation and intercellular regions. These gradients affected the mechanical properties, as well as the fracture characteristics. The best results of mechanical properties were obtained in the specimen austenitized at 900°C followed by austempering at 300°C, allowing the ADI produced to fit into a high strength class, according to ASTM A897. The study of fracture surfaces showed a sharp transition between graphite flotation and intercellular regions. The fracture at the vicinity of graphite nodules have occurred by a ductile mechanism, characterized by dimples. It was observed a rapid transition to the cleavage mode at intercellular regions, containing solidification carbides. / O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência dos parâmetros de tratamento térmico de austêmpera na microestrutura e nas propriedades mecânicas de tração e dureza, em uma liga de ferro fundido nodular produzida em condições industriais. A liga em estudo possui de teor de carbono de 3,59%, silício de 2,68% e adições de 0,46% de cobre, possuindo ainda um carbono equivalente de 4,50%. O material foi produzido em condições industriais, em uma fundição localizada no sudoeste do estado do Paraná. Os corpos de prova para retirada de amostras foram obtidos pelo vazamento da liga em moldes de blocos Y. Os tratamentos térmicos de austêmpera consistiram de pré-aquecimento a 500°C, seguido da etapa de austenitização a 870°C, 900°C e 930°C, por um tempo fixo de 60 minutos. A etapa de austêmpera foi realizada em banhos de metais fundidos, em temperaturas de 300°C e 370°C, durante 30 minutos. A caracterização microestrutural de amostras foi realizada pelas técnicas de microscopia ótica, com análise de imagens, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X, com refinamento pelo método de Rietveld. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de tração e dureza Vickers. A liga no estado bruto de fundição apresentou microestrutura bastante heterogênea, caracterizada pela presença de regiões com flotação de grafita e regiões intercelulares contendo carbetos de solidificação. Os nódulos de grafita apresentaram baixo grau de nodularização, de 85%, resultado que foi atribuído ao efeito de fadiga térmica da liga nodularizante. A microestrutura de amostras austemperadas foi caracterizada pela presença de agrupamentos de feixes de ripas de ferrita bainítica, entremeadas por austenita retida, na forma de filmes e blocos. A austêmpera a 300°C produziu microestruturas mais refinadas e com menores frações volumétricas de austenita retida. Em todas as amostras tratadas termicamente, foi observado um gradiente de transformação entre as regiões de flotação de grafita e regiões intercelulares. Estes gradientes afetaram tanto os resultados de propriedades mecânicas, como as características de fratura dos corpos de prova. Os melhores resultados de propriedades mecânicas foram obtidos para a condição de austenitização a 900°C seguida de austêmpera, permitindo enquadrar o ADI em uma classe de alta resistência, segundo a norma ASTM A897. As análises das superfícies de fratura dos corpos de prova de tração mostraram uma mudança nas características de fratura entre as regiões de flotação de grafita e as regiões intercelulares. Nas proximidades dos nódulos de grafita houve predominância do mecanismo de fratura dúctil, caracterizada pela presença de cavidades alveolares (“dimples”), com rápida transição para o modo de fratura por clivagem nas regiões com baixos números de nódulos de grafita, contendo carbetos de solidificação.