The third-generation advanced high strength steels, AHSS, represent an opportunity for today’s steel development, where lighter materials with maintained strength and toughness are in demand. The unique properties of these materials often stem from a tailored microstructure. In the continued development of these steels, without relying on expensive alloying methods, process design in the form of precise heat treatments plays an increasingly important role. This work focuses on Medium Mn AHSS with the aim of investigating one of these heat treatments, intercritical annealing, which is essential for achieving the desired material properties. Experimental testing of annealing effects is acknowledged to be a challenging process, and this study aims to present a novel approach for these types of tests. During experimental testing of intercritical annealing, the thermomechanical testing system Gleeble 3800 is a recognized tool. The mounting technique employed in the Gleeble results in an inhomogeneous heat distribution in the samples, generating a thermal gradient. This report aims to utilize this gradient as an opportunity to test the effect of several intercritical annealing temperatures on one sample, thereby increasing the efficiency of experimental work. The method is based on data retrieved from thermocouples attached to the specimen during Gleeble trials with the intent to identify the thermal gradient. This data is combined with x-ray diffraction measurements where the retained austenite fraction is measured. Thermodynamic calculations of expected retained austenite fraction following intercritical annealing are performed parallel to experimental work. The results of this work show that it is possible to utilize the thermal gradient to retrieve extensive data regarding the effect of intercritical annealing using only one sample. The results show a distinct thermal gradient and a corresponding gradient of retained austenite fraction along the specimen. The results for retained austenite fraction at room temperature can be rationalized on the basis of computational predictions. These variations potentially arise due to the material not reaching equilibrium within the annealing timeframe. This conclusion is supported by other computational results concerning austenite composition. In summary, the present work illustrates a new approach streamlining experimental work that, with some refinements, has the potential to benefit the broader scienitific community, in addition to providing a powerful new tool for rapid technological advancement in the steel industry / Tredje generationens avancerade höghållfasta stål representerar en möjlighet för dagens stålutveckling där lättare material med bibehållen styrka och seghet efterfrågas. De unika egenskaperna hos dessa material härrör ofta frän en skräddarsydd mikrostruktur. Vid fortsatt utveckling av dessa stål är det önskvärt att minimera användningen av legeringsämnen, vilket betyder att processdesign i form av korrekta värmebehandlingar blir  av  stor  betydelse.  Detta  arbete  fokuserar  på  Medium  Mn  avancerade höghållfasta stål med syftet att undersöka en av dessa värmebehandlingar, interkritisk glödgning,  vilken  har  en  avgörande  betydelse  för  att  uppnå önskad  prestanda. Experimentell  testning  av  glödgningseffekter  anses  vara  en  utmanande  process och avsikten med denna studie är att presentera ett nytt tillvägagångssätt för denna typ av test. Under experimentell utvärdering av glödgningseffekter används ofta det termomekaniska testsystemet  Gleeble  3800.  Provmonteringen  i  Gleeblen  resulterar i en  inhomogen värmefördelning i proverna vilket medför en temperaturgradient. Denna rapport syftar till att använda gradienten som en möjlighet att testa effekten av flera  glödgningstemperaturer  på  ett  enda  prov  och  därigenom  öka  effektiviteten i det  experimentella  arbetet.  Metoden  grundas  på  data  från  termoelement  fästa  på provet under Gleebleförsök, med avsikt att identifiera den termiska gradienten. Denna data kombineras sedan med XRD-mätningar där austenitfraktion efter värmebehandling utvärderas.  Termodynamiska  beräkningar  av  förväntad  austenitfraktion  efter interkritisk glödgning genomförs parallellt med experimentellt arbete. Resultaten  från  detta  arbete  påvisar  att  den  presenterade  metoden  är  genomförbar då omfattande data gällande interkritisk glödgningseffekt grundat på endast ett prov erhålls. Resultaten visar en tydlig termisk gradient och en motsvarande gradient av austenitfraktion längs provet, vilka är i överensstämmelse med tidigare experimentella resultat för samma material. Resultaten för austenitfraktion vid rumstemperatur uppvisar  betydande  likheter  med  de  termodymiska  beräkningarna, med  några  undantag. Orsaken till dessa variationer ¨ar troligen en otillräcklig glödgningstid, vilket gör att  materialet  inte  når  jämvikt.  Denna  hypotes  stöds  av andra  beräkningsresultat gällande austenitens sammansättning. Sammanfattningsvis presenterar denna rapport ett nytt tillvägagångssätt för att effektivisera experimentellt arbete, som med vissa förbättringar har potential att gynna det bredare forskarsamhället.

Del A: Polyetylentereftalat fibrer I detta arbete presenteras olika metoder för att framställa monofilament av polyetylentereftalat (PET) (diameter: 30-50 µm) med en radiell gradient. Nyutvecklad Raman-spektroskopiteknik har använts för att kartlägga dessa inducerade radiella gradienter i t.ex. kristallinitet. På liknande sätt har FTIR-ATR teknik modifierats och anpassats för att studera ytegenskaperna hos dessa filament. Industriella filamentprover och egna smältspunna PET-filament har framgångsrikt modifierats med användning av olika termiska och kemiska behandlingar för att erhålla fibrer med förbättrade mekaniska egenskaper och minskad fibrillering. De strukturella förändringar som uppträdde i filamenten på mikroskopisk nivå karakteriserades med bl a infraröd analys, termisk analys, Raman-mikroskopi och röntgenteknik (SAXS och WAXD). Tester av fibrilleringsegenskaper utfördes av industriella partners med egenutvecklad teknik följt av testning av masterbatch-fibrer på en vävningssimulator. Resultaten i laboratorieskala avslöjade fibrernas strukturella anisotropi och radiella gradienter, vilka visade en minskad fibrillering med en viss inverkan på de mekaniska egenskaperna.  Del B: Poly(3-hydroxybutyrat) fibrer Detta arbete presenterar studier av poly(3-hydroxybutyrat) (P3HB) fibrer med reversibla strukturförändringar. Tidigare studier har visat att kristallisationen hos P3HB fibrer i huvudsakligen sker i ortorombisk α-kristallform. Stress-anlöpning resulterar dock i en förändring i beteendet hos P3HB-materialet. Strukturen hos P3HB fibrer består av amorfa och kristallina regioner samt en mesofas. Mesofasen antas vara belägen mellan α-kristallerna och uppträder som starkt orienterade bindningskedjor, s k “tie-chains”. Denna studie syftar till att observera effekten av stress-anlöpning på mesofasen och dess beroende av anlöpningsförhållandena. Förändringarna i mesofasen observeras med en anpassad och polariserad Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) samt med Differential Scanning Calorimetry (DSC). Resultaten från ATR-FTIR visar att mesofasen är närvarande i spunna och högt stress-anlöpta fibrer, medan den är frånvarande i fibrer som är lågt stress-anlöpta. Mesofasen kan emellertid återupptas i lågt stress-anlöpta fibrer genom dragning. In situ ATR-FTIR användes för att studera förändringarna i materialbeteendet under en dragningsprocess för att observera periodiciteten i förekomsten av mesofasen. Det visade sig att förekomsten av mesofasen är en starkt reversibel process som observeras som en funktion av topparnas intensitet i ATR-FTIR. / Part A: Poly(ethylene terephthalate) fibres In this work, various methods to produce Poly(ethylene terephthalate) (PET) monofilaments (diameter: 30-50µm) with a radial gradient are presented along with a newly developed Raman spectroscopy technique to map these induced radial gradients in e.g. crystallinity. On similar lines, FTIR-ATR technique has been modified and adapted to study the surface properties of these fine filaments. Industrial filament samples and in-house melt-spun PET filaments have been successfully modified using various thermal and chemical treatments to obtain fibres with improved mechanical properties and reduced fibrillation. The structural changes occurring in the filaments on the microscopic level were characterized using infrared analysis, thermal analysis, Raman microscopy and X-ray techniques (SAXS and WAXD) among others. The fibrillation properties were tested by the industrial partners using a technique developed in-house followed by testing of masterbatch fibres on a weaving simulator. Lab-scale results revealed the structural anisotropy and radial gradient maps of the fibres which also demonstrated reduced fibrillation with some impact on mechanical properties also being observed. Part B: Poly(3-hydroxybutyrate) fibres This work presents studies on poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) fibres with reversible structural changes. Previously reported literature shows that crystallization of P3HB fibres takes place majorly in the orthorhombic α-crystal form. However, the stress-annealing results in a change of the material behaviour of P3HB. P3HB fibres compose of amorphous regions, crystalline regions and mesophase in their structure. The mesophase is supposed to be located in between the α-crystals of the material as highly oriented tie-chains. This study targets to observe the effect of stress-annealing of the mesophase present in the P3HB fibres and its dependence on the annealing conditions. The changes in the mesophase content are observed with the help of a highly adapted polarized Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The presented results from polarized ATR-FTIR show that the mesophase is present in as-spun and high stress annealed fibres while it is absent in fibres annealed with low stress. However, the mesophase can be re-obtained in low stress annealed fibres through tensile drawing. In-situ ATR-FTIR was utilized to study the changes in the material behaviour during a tensile drawing process to observe the cyclicity in the occurrence of the mesophase. It was found that the existence of mesophase is a highly reversible process observed as a function of the peak intensities of the polarized ATR-FTIR spectroscopy.

Solid waste management is a global issue that affects everyone. The management of waste collection routes is a critical challenge in urban environments, primarily due to inefficient routing. This thesis investigates the use of real-time virtual replicas, namely Digital Twins to optimize waste collection routes. By leveraging the capabilities of digital twins, this study intends to improve the effectiveness and efficiency of waste collection operations. The ‘gap’ that the study aims to uncover is hence at the intersection of smart cities, Digital Twins, and waste collection routing. The research methodology comprises of three key components. First, an exploration of five widely used metaheuristic algorithms provides a qualitative understanding of their applicability in vehicle routing, and consecutively waste collection route optimization. Building on this foundation, a simple smart routing scenario for waste collection is presented, highlighting the limitations of a purely Internet of Things (IoT)-based approach. Next, the findings from this demonstration motivate the need for a more data-driven and intelligent solution, leading to the introduction of the Digital Twin concept. Subsequently, a twin framework is developed, which encompasses the technical anatomy and methodology required to create and utilize Digital Twins to optimize waste collection, considering factors such as real-time data integration, predictive analytics, and optimization algorithms. The outcome of this research contributes to the growing concept of smart cities and paves the way toward practical implementations in revolutionizing waste management and creating a sustainable future. / Sophantering är ett globalt problem som påverkar alla, och hantering av sophämtningsrutter är en kritisk utmaning i stadsmiljöer. Den här avhandlingen undersöker användningen av virtuella kopior i realtid, nämligen digitala tvillingar, för att optimera sophämtningsrutter. Genom att utnyttja digitala tvillingars förmågor, avser den här studien att förbättra effektiviteten av sophämtning. Forskningsmetoden består av tre nyckeldelar. Först, en undersökning av fem välanvända Metaheuristika algoritmer som ger en kvalitativ förståelse av deras applicerbarhet i fordonsdirigering och således i optimeringen av sophämtningsrutter. Baserat på detta presenteras ett enkelt smart ruttscenario för sophämtning som understryker bristerna av att bara använda Internet of Things (IoT). Sedan motiverar resultaten av demonstrationen nödvändigheten för en mer datadriven och intelligent lösning, vilket leder till introduktionen av konceptet med digitala tvillingar. Därefter utvecklas ett ramverk för digitala tvillingar som omfattar den tekniska anatomin och metod som krävs för att skapa och använda digitala tvillingar för att optimera sophämtningsrutter. Dessa tar i beaktning faktorer såsom realtidsdataintegrering, prediktiv analys och optimeringsalgoritmer. Slutsatserna av studien bidrar till det växande konceptet av smarta städer och banar väg för praktisk implementation i revolutionerande sophantering och för skapandet för en hållbar framtid.