Conventional supply chains depend on spare part inventories for rapid failure response. Metal additive manufacturing enables decentralized, on-demand production, reducing inventory needs. Current research focuses on redesigning spare parts using failure data. Key aspects include lightweight design through generative topology optimization, material substitution, and cost analysis to improve efficiency. Generative design enhances performance while reducing material use and production costs, supporting sustainability. This is especially relevant in industries where weight and material savings improve performance and reduce expenses. This study presents an integrated approach combining material selection, bionic design, and cost estimation in metal additive manufacturing to evaluate decentralized spare part reproduction. Findings show that generative design enables fast, cost-effective, and sustainable improvements, supporting operational efficiency and environmental goals.
The brazing of porous copper foam (PCF) heat exchanger using copper-based filler of copper-tin-nickel-phosphorus (Cu-Sn-Ni-P) could lead to a corrosion when exposed to an aggressive environment. The research on corrosion of copper-based fillers and brazed joint interface between substrate and foam were carried out. The cyclic polarization of 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers reveal that the corrosion potential (Ecorr) was shifted from less noble to more noble potentials. While corrosion density (Icorr) shows 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers shifted from more negative to more positive potentials. On the other hand, porous copper foam was brazed with copper using copper-based filler and immersed in 3.5 % sodium chloride (NaCl) for 7 days. Optical microscope (OM) shows a thicker patina layer formation on joining interface of copper/porous copper foam (Cu/PCF) using 10Sn6Ni7P filler after the immersion test. Scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX) discover a formation of copper chloride (CuCl) on the unclean immersed specimens and a copper (II) oxide (Cu2O) compound on the clean immersed specimens. The chloride was found to selectively attack on the copper along the filler's area due to a more noble of copper phosphide (Cu3P) compared to copper.
Das Löten von Wärmetauschern aus porösem Kupferschaum (PCF) mit einem kupferbasierten Füllstoff aus Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor (Cu-Sn-Ni-P) könnte zu Korrosion führen, wenn er einer aggressiven Umgebung ausgesetzt wird. Es wurden Untersuchungen zur Korrosion von Cu-basierten Füllstoffen und der Lötverbindungsschnittstelle zwischen Substrat und Schaum durchgeführt. Die zyklische Polarisation der Füllstoffe 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P zeigt, dass das Korrosionspotenzial (Ecorr) von weniger edlen zu edleren Potenzialen verschoben wurde. Während die Korrosionsdichte (Icorr) bei den Füllstoffen 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P eine Verschiebung von negativeren zu positiveren Potenzialen zeigt. Andererseits wurde poröser Kupferschaum mit Kupfer unter Verwendung eines kupferbasierten Füllstoffs verlötet und 7 Tage lang in 3.5 % Natriumchlorid (NaCl) eingetaucht. Das optische Mikroskop (OM) zeigt nach dem Eintauchtest eine dickere Patinaschichtbildung an der Verbindungsschnittstelle von Cu/PCF unter Verwendung des Füllstoffs 10Sn6Ni7P. Durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) wird eine Bildung von Kupferchlorid (CuCl) auf den ungereinigten eingetauchten Proben und einer Kupfer(II)-oxid (Cu2O)-Verbindung auf den gereinigten eingetauchten Proben dokumentiert. Es wurde festgestellt, dass das Chlorid das Kupfer im Bereich des Füllstoffs selektiv angreift, da Kupfer(I)-Phosphid (Cu3P) im Vergleich zu Kupfer edler ist.
Needle-shaped stoichiometric silinaite powders were synthesized under hydrothermal conditions at 175 °C using sodium silicate and lithium nitrate as precursor materials. The effect of using precursor materials at different lithium:silicon ratios was examined using scanning electron microscopy and x-ray diffraction methods. Additionally, the effect of the molarity of the precursor solution on the synthesized powders was also examined. The powder formation mechanisms of the obtained stoichiometric silinaite powders were revealed. The synthesized powders were also characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. Silinaite powders were obtained at a lithium:silicon ratio of 0.5. In order to obtain silinaite powders stoichiometrically, the molarity of the precursor solution must be high. It has been found that increasing the reaction time during the hydrothermal production of silinaite powders increases the aspect ratio of the resulting powders. When the reaction time increases, the powders’ diameters also increase, causing them to be sliced into longer and thinner powders. Polymer matrix composites were produced using stoichiometric silinaite powders as reinforcing elements. High stiffness and flexural modulus increases were obtained in the composites produced.
Nadelförmige stöchiometrische Silinait-Pulver wurden unter hydrothermalen Bedingungen bei 175 °C unter Verwendung von Natriumsilikat und Lithiumnitrat als Vorläufermaterialien synthetisiert. Die Auswirkungen der Verwendung von Vorläufermaterialien mit unterschiedlichen Lithium-Silizium-Verhältnissen wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenbeugung untersucht. Darüber hinaus wurde auch die Auswirkung der Molarität der Vorläuferlösung auf die synthetisierten Pulver untersucht. Die Mechanismen der Pulverbildung der erhaltenen stöchiometrischen Silinait-Pulver wurden aufgezeigt. Die synthetisierten Pulver wurden auch durch Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie und thermogravimetrische Analyse charakterisiert. Silinait-Pulver wurden bei einem Lithium:Silizium-Verhältnis von 0,5 hergestellt. Es wurde festgestellt, dass die Molarität der Vorläuferlösung hoch sein muss, um Silinait-Pulver stöchiometrisch zu erhalten. Es wurde festgestellt, dass mit zunehmender Reaktionszeit bei der hydrothermalen Herstellung von Silinaitpulvern das Aspektverhältnis der resultierenden Pulver zunimmt. Mit zunehmender Reaktionszeit nimmt auch der Durchmesser der Pulver zu, was dazu führt, dass sie in längere und dünnere Pulver zerteilt werden. Mit stöchiometrischen Silinaitpulvern als Verstärkungselementen wurden Polymermatrix-Verbundwerkstoffe hergestellt. Bei den hergestellten Verbundwerkstoffen wurden hohe Steifigkeits- und Biegemodulwerte erzielt.
The Mode-III interlaminar fracture toughness characterization of plain and twill woven carbon-Kevlar interyarn hybrid textile composites is performed using edge crack torsion test specimens. The fracture toughness is determined using the multi-specimen-based compliance calibration method. The edge crack torsion test specimens are characterized for three initial crack lengths, 10 mm, 20 mm, and 30 mm, to determine the compliance calibration coefficients using linear regression analysis. The results revealed that the carbon-Kevlar interyarn hybridization significantly affects the Mode-III interlaminar fracture toughness of the edge crack torsion test specimens. The plain woven carbon-Kevlar interyarn hybrid textile composite laminate with carbon yarn in length direction shows a higher interlaminar fracture toughness than Kevlar monolithic composite laminates. It is also observed that as the initial crack length increases, peak load value decreases, specimen compliance increases, specimen stiffness reduces, and the Mode-III interlaminar fracture toughness of edge crack torsion test specimens increases. Several failure mechanisms are investigated using scanning electron microscopy of tested samples.
Die Charakterisierung der interlaminaren Mode-III-Bruchzähigkeit von glatten und köpergewobenen Kohlenstoff-Kevlar-Intergarn-Hybrid-Textilverbundwerkstoffen wird anhand von Kantenriss-Torsionsprüfkörpern durchgeführt. Die Bruchzähigkeit wird mit der auf mehreren Proben basierenden Kalibrierungsmethode bestimmt. Die Kantenriss-Torsionsprüfkörper werden für drei Anfangsrisslängen (10 mm, 20 mm und 30 mm) charakterisiert, um die Kalibrierungskoeffizienten für die Nachgiebigkeit mithilfe einer linearen Regressionsanalyse zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hybridisierung der Kohlenstoff-Kevlar-Zwischengarne einen signifikanten Einfluss auf die interlaminare Mode-III-Bruchzähigkeit der Kantenriss-Torsionsprüfkörper hat. Das einfach gewebte Kohlenstoff-Kevlar-Intergarn-Hybrid-Textilverbundlaminat mit Kohlenstoffgarn in Längsrichtung zeigt eine höhere interlaminare Bruchzähigkeit als monolithische Kevlar-Verbundlaminate. Es wird auch beobachtet, dass mit zunehmender Anfangsrisslänge der Spitzenwert der Belastung abnimmt, die Nachgiebigkeit der Probe zunimmt, die Steifigkeit der Probe abnimmt und die interlaminare Mode-III-Bruchzähigkeit von Torsionsproben mit Kantenriss zunimmt. Verschiedene Versagensmechanismen werden mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie der geprüften Proben untersucht.
Automotive Fluoroelastomers are usually made up of copolymers of hexafluoropropylene (HFP) and vinylidene fluoride (VDF); terpolymers of hexafluoropropylene, vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene (TFE) as well as perfluoro(methyl vinyl ether) (PMVE) and certain additives. The fluorine content in them varies from 66 % to 70 %. Because of their remarkable resistance to both heat and chemicals, they are suggested for many applications where these qualities are required. These are some of the most suited materials to be used as gaskets, gasoline hoses, O-rings and seals in automotive (both air and land) and oil sectors. Since the main purpose of these materials is to serve as barriers, understanding how they behave in the presence of alcoholic fuel mixes is crucial since the physicochemical degradation of the fluoroelastomer affects their mechanical qualities. The goal of this work is do an in-depth analysis of behavior of polymer when exposed to ethanol-butanol-gasoline (EB), methanol-butanol-gasoline (MB) and acetone-butanol-gasoline (ABE) blends. The coupons were immersed in these fuel blends for 4 days, 30 days and 90 days. The coupons were analyzed for mass changes and change in mechanical quality The variation in the properties of polymer were analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), x-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscope (SEM) analysis.
Fluorelastomere für Kraftfahrzeuge bestehen in der Regel aus Copolymeren von Hexafluorpropylen (HFP) und Vinylidenfluorid (VDF), Terpolymeren von Hexafluorpropylen, Vinylidenfluorid und Tetrafluorethylen (TFE) sowie Perfluor(methylvinylether) (PMVE) und bestimmten Zusatzstoffen. Ihr Fluorgehalt schwankt zwischen 66 % und 70 %. Aufgrund ihrer bemerkenswerten Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien werden sie für viele Anwendungen empfohlen, bei denen diese Eigenschaften erforderlich sind. Sie gehören zu den bestgeeignetsten Werkstoffen für Dichtungen, Benzinschläuche, O-Ringe und Dichtungen in der Automobil- (Luft- und Land-) und Ölbranche. Da der Hauptzweck dieser Materialien darin besteht, als Barrieren zu dienen, ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie sie sich in Gegenwart von alkoholischen Kraftstoffmischungen verhalten, da der physikochemische Abbau des Fluorelastomers ihre mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit ist eine eingehende Analyse des Verhaltens des Polymers, wenn es Ethanol-Butanol-Benzin- (EB), Methanol-Butanol-Benzin- (MB) und Aceton-Butanol-Benzin-Mischungen (ABE) ausgesetzt ist. Die Coupons wurden 4 Tage, 30 Tage und 90 Tage lang in diese Kraftstoffmischungen getaucht. Die Veränderung der Polymereigenschaften wurde mit Hilfe der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), der Röntgenbeugung (XRD), der thermogravimetrischen Analyse (TGA) und der rasterelektronenmikroskopischen Analyse (SEM) untersucht.
Nickel-based alloy with titanium carbide coating was deposited on the surface of die steel by laser cladding technology. X-ray diffraction, scanning electron microscope, energy-dispersive spectroscopy, and electron backscatter diffraction were used to characterize the phase composition, microstructure and morphology, and elemental distribution of the coatings. Microhardness tester, electrochemical workstation, and friction tester were used to test the hardness, corrosion resistance, and abrasion resistance. The results showed that after the addition of titanium carbide, the phase of the coatings is mainly composed of γ phase, chromium diboride, titanium carbide. The microstructure of the coatings is mainly composed of columnar grain, dendritic grain, equiaxed grain, and eutectic structures, and the internal microstructure produced lattice aberrations, and the precipitated titanium carbide are distributed in the vicinity of the grain boundaries in the form of particles. Due to solid solution strengthening and second phase strengthening, the average hardness of the coating is up to 467.02 HV 0.5, which is 1.82 times higher than that of die steel. The corrosion resistance as well as the abrasion resistance of the coating has also been improved.
Eine Legierung auf Nickelbasis mit Titankarbidbeschichtung wurde mittels Laserstrahlauftragschweißen auf die Oberfläche von Matrizenstahl aufgebracht. Röntgenbeugung, Rasterelektronenmikroskop, energiedispersive Spektroskopie und Elektronenrückstreuung wurden zur Charakterisierung der Phasenzusammensetzung, Gefüge und Morphologie sowie der Elementverteilung der Beschichtungen verwendet. Mikrohärteprüfer, elektrochemischer Arbeitsplatz und Reibungstester wurden verwendet, um die Härte, Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit zu prüfen. Die Ergebnisse zeigten, dass nach dem Zusatz von Titankarbid die Phase der Beschichtungen hauptsächlich aus der γ-Phase, Chromdiborid und Titankarbid besteht. Das Mikrogefüge der Beschichtungen besteht hauptsächlich aus säulenförmigen Körnern, dendritischen Körnern, gleichachsigen Körnern und eutektischen Strukturen, und das innere Mikrogefüge erzeugt Gitteraberrationen, und das ausgefällte Titankarbid ist in der Nähe der Korngrenzen in Form von Partikeln verteilt. Aufgrund der Mischkristallverfestigung und der Verfestigung in der zweiten Phase beträgt die durchschnittliche Härte der Beschichtung bis zu 467,02 HV 0,5 und ist damit 1,82-mal höher als die von Werkzeugstahl. Auch die Korrosionsbeständigkeit und die Abriebfestigkeit der Beschichtung wurden verbessert.
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：