Academic literature on the topic 'Kolfiber'

The purpose of this report is to simplify the process of designing carbon fiber strengthening for existing concrete constructions, specifically beams. The intention has been to establish a flow chart containing information on the necessary testing and calculations for the design, to as far degree it is possible satisfy the requirements stipulated by Swedish and by extension, European authorities.To do this the report will examine a parking garage situated underground by Akademiska Sjukhuset, Uppsala. The parking garage was built in the mid-seventies, and has in recent years been subjected to a greater load than designed for by the construction of a road on top of it. FEM-Design has been used to obtain the internalforces of the beams and thereby determine whether they are in need of strengthening or not and thereafter design the strengthening according to Täljsten (2006) with some corrections from Täljsten (2011) due to new regulations.The result of this report is that the flow chart used is viable to design carbon fiber strengthening, atleast with the conditions met in our reference project.The conclusion drawn after working with this report is that there is a need for a clear standard for carbon fiber strengthening , preferably a standard that can be used throughout Europe.

<p>Sedan ett år tillbaka på företaget Elitkomposit AB pågår ett fordonsprojekt som syftar till att ta fram konstruktionsunderlag för en fyrhjulig miljöbil för två passagerare och hundra liter bagage. Bilen ska byggas huvudsakligen i kompositmaterial. Syfte och mål med arbetet är att presentera ett nytt sportigt karosskoncept som ska vara en blandning av ett segelflygplan, formel 1 bil och en stridslysten kräfta. Förhoppningarna är att Elitkomposit kommer uppskatta den nya designen och använda sig av den när dem senare tillverkar miljöbilen. Endast bilens exteriördesign kommer att formges och presenteras till Elitkomposit AB. Arbetet är designinriktat och ingen hänsyn till fordonsbestämmelser eller teknisk funktion kommer att tas i beaktande. För att lösa uppgiften skapades först en idébas, åtta koncept valdes sen ut för att genomgå en concept screening. Fem koncept gick vidare till en concept scoring där tre koncept gick vidare. Slutligen valdes tillsammans med Elitkomposit ett vinnande koncept som konstruerades i NX och sedan renderades i Alias. Det slutgiltiga konceptet infriar de krav Elitkomposit uttalat med undantag av att den ska liknas vid en kräfta. För att bilen ska få en mer aggressiv framtoning har den istället fått influens av en stridslysten skorpion i attackställning.</p>

Glulam is a product that was engineered to make use of timber in a more efficient way. Bychoosing timber of similar quality and discarding natural defects during production, thedevelopment of a stronger cross-section is achieved.Carbon fiber is a relatively new material with a high tension capacity. This feature is used toexamine how the bending capacity of the beams improve by adhering carbon fiber laminateson the lower edge of the beamsThe strength of the material is tested with three experiments: carbon fiber on the bottom of thebeam (a), carbon fiber attached to the lower sides of the beam (b) and carbon fiber in thebeam, covered with a layer of wood (c) The results show that the first case, where the carbon fiber is attached to the bottom of thebeam, gave the best result with an increase in capacity of 59 % compared to the nonreinforcedcontrol. The other two cases also show an improvement in capacity, beam-type 3had a capacity increase of 47% and beam-type 4 increased with 25 %Tests were also made with glulam beams reinforced with fiberglass, but these tests were notanalyzed in depth because the purpose was to compare the capacity to carbon fiber. Thisbeam improved its capacity by 40.3%.The tests show that carbon fiber as a reinforcement material for glulam is a good choice whenthere is a requirement for stronger cross-sections in both new production and renovation ofold buildings. However there are some disadvantages to carbon fiber, for example costs andincreased demands on work environment, which makes steel a cheaper option.

<p>Arbetet syftar till att genom en litteraturstudie samt ett antal kortare intervjuer som skickas ut via e-post göra en grundläggande undersökning av CFRP (Carbon fibre reinforced polymers) därtill hur användningen av förstärkningsmetoderna ser ut idag. Rapporten skall ta upp hur projektörer bör arbeta när de träffar på produkter som är nya på marknaden.</p><p>Att förstärka betongkonstruktioner med kolfiberförstärkning har blivit allt mer vanligt under de senaste åren. Även stålband eller stålbalkar används för att förstärka bjälklag och liknande konstruktionselement. Anledningen till att en byggnad eller annan typ av konstruktion måste förstärkas kan bero på ett flertal olika saker, bland annat om byggnadens användningsområde ändras.</p><p>Kolfiberförstärkning är i jämförelse med stål mycket starkt i förhållande till sin vikt. Tunna förstärkningar gör stor skillnad. Därför tar förstärkningen väldigt liten plats. Kompositen består av kolfiber som fästs mot betongens yta med härdplasten epoxi. Det är väldigt viktigt att både epoxin samt kolfibern behandlas på rätt sätt för att förstärkningen skall bli korrekt utförd. Kolfiberförstärkningen korroderar inte samt är mycket beständig. Dock kan endast dragkrafter tas upp, fibrerna bucklas om de utsätts för tryckkrafter. Kolfiberförstärkning kan användas för att ta upp dragspänningar i balkar orsakade av böjning eller skjuvspänningar orsakade av tvärkrafter. Pelare kan förstärkas mot spänningar orsakade av normalkrafter eller spänningar som uppkommer av böjning. Dimensioneringen samt monteringen av förstärkningen måste göras noggrant för att förstärkningen skall fungera tillfredställande. Faktorer som fukt och smuts på arbetsplatsen måste kontrolleras för att kompositen skall fungera optimalt.<strong></strong></p><p>I dagsläget finns ingen standardisering för produkterna i Sverige. Avsaknaden av en standard gör att det blir svårt att jämföra forskningsreslutat med varandra eftersom testen ställs upp av olika forskningsgrupper efter deras egna kriterier. Det saknas även en internationell standard för hur tester skall ställas upp. Det kan finnas flera anledningar till varför det fortfarande inte finns någon standard för kolfiberförstärkningar. Det kan bland annat bero på att metoderna fortfarande är ganska nya eller att det ingen tagit initiativ till att utforma en standard ännu.</p><p>Projektörer tillsammans med entreprenörer som handskas med materialet måste vara utbildade eftersom dimensioneringen av förstärkningen är ganska komplicerad samt att förhållandena på arbetsplatsen måste vara goda. Slutligen så måste förstärkningen vara korrekt utförd för att uppfylla Lag(1994:847) som innehåller tekniska egenskapskrav på byggnader.</p><p>I ett antal intervjuer som skickats ut till personer vid större svenska företag undersöks i vilken utsträckning kolfiberförstärkningen används. Även som vad olika aktörerna i byggbranschen anser om metoden att förstärka betongkonstruktioner med kolfiber. Svaren visar att kolfiberförstärkningar är dyra jämfört med andra metoder dessutom att en standardisering av metoderna skulle behövas. Dessutom framkommer det hur viktigt det är med kunskaper samt utbildning i ämnet. Men också att CFRP är en populär förstärkningsmetod. Särskilt i trånga utrymmen.</p><p>Resultatet består av ett förslag till en utbildningsplan för projektörer och entreprenörer. I resultatet ingår även ett stycke för hur projektörer metodiskt bör arbeta när de ställs inför projekt där produkter de inte är bekanta med kan vara inblandade.</p><br><p>The goal of the thesis is to perform an investigation of CFRP (Carbon fibre reinforced polymers) by reviewing literature and performing an interview study. The thesis will discuss how a consultant should when facing products that is new to her/him</p><p>In recent years it has become more common to reinforce existing concrete structures using carbon fibre reinforced polymers. Another common method is to reinforce concrete elements with either beams or thinner sheets of steel. There are several reasons why a certain building or other types of construction need reinforcing. One reason being the scope of use changes. Compared to steel carbon fibre is a very light material that is able to support very big loads compared to its own weight. Because of its strength a layer of just a few millimeters of CFRP that is attached to a structure significantly increases its load capacity. The composite consists of carbon fibre that is attached to the concrete using epoxy to form the adhesive bond. It is of outmost importance that the CFRP is treated with care for it to work as intended. It is very resistant to corrosion but it may only be subjected to tension. If the fibre is compressed it might buckle.</p><p>CFRP may be used to strengthen a construction subjected to tension forces, shear forces or eccentric forces and finally longitudinal forces. There are three types of CFRP laminates, fabrics (or weave) and bars witch all can be applied in different ways. Calculation and installation of the products must be done with care to make sure that the reinforcement works as intended. Moisture and particles at the worksite must be removed. Otherwise they might interfere and prevent the adhesive to bond the CFRP to the concrete.</p><p>Currently there is no standardized way to use the products in Sweden. This makes it difficult to compare results from research because the tests are designed by differed research groups with their own criteria. An international test standard is also nonexistent. Reason behind why there currently is no standard might be that the methods still are relatively new to the market. It might also be because no one has taken it upon themselves to perform the work needed to produce a standard.</p><p>Constructors and entrepreneurs who use the products need to have the correct education to be suitable for handling CFRP. The design process might be a bit complicated and the conditions at the worksite need to be well prepared for the reinforcing system to bond to the concrete. Finally the reinforcement work is required to fulfill the laws and demands which are established in the Swedish law Byggnadsverkslagen.</p><p>The interviews was sent to employees within large Swedish corporations to investigate to what extent they use CFRP. Their general opinions about the products were also collected. The interviews show that generally CFRP is regarded as an expensive yet an exceptional method for strengthening: Also that a standard would help very the methods. In addition to this the interviews also show that education is a very important factor that needs to be considered.</p><p>The result of this thesis is suggestion for an education plan for consultants and entrepreneurs who is interested in using CFRP. Included in the result is also a plan that discuses how consultants should approach new products that they are not familiar with.</p>

Samhället ändras konstant men detta innebär inte bara en förändring för människorna i samhället utan också att nya krav ställs på konstruktionen som brukas av människorna. Många byggnadskonstruktioner kan därmed behöva en förstärkning efter en viss tid. Behovet av en förstärkning kan bero på flera orsaker exempelvis ändrat nyttjande. Det är mer fördelaktigt med en förstärkning av konstruktionen än att den rivs ner och byts ut för att klara av dagens krav. Syftet med detta examensarbete är att undersöka förstärkning av betongkonstruktioner med hjälp av kolfiberkomposit. I rapporten presenteras beräkningar som gjordes för att undersöka tillökningen i böjoch tvärkraftskapacitet efter en utförd förstärkning. Parallellt med beräkningarna kontrollerades och utvecklades befintliga mallar som finns för denna metod. För att kunna uppnå syftet undersöktes två hypotetiska betongkonstruktioner. Ena konstruktionen är en plattramsbro som modellerades i FEM programmet Brigade Standard. Beräkningar på plattramsbron gjordes med avseende på böjande moment. Den andra konstruktionen som undersöktes är en T-balk som är en del utav ett bjälklag. På T-balken granskades tvärkraftskapaciteten innan och efter en utförd förstärkning med kolfiber. I resultatet redovisas mängden kolfiber som erfordras för att uppnå önskad kapacitet hos konstruktionerna. I resultatet redogörs också kapaciteten som uppnås efter kolfiberförstärkningen.<br>The society changes constantly, but this does not only affect the inhabitants of the society, but also that new demands are made on the construction used by the people. Many constructions may therefore require reinforcement after a certain amount of time. The need for reinforcement may be due many different reasons for example to altered use, corrosion to internal reinforcement or may be due to design errors, accidents or new standards. It is more beneficial to reinforce the structure than to tear it down and replace it to meet current requirements. The purpose of this thesis is to investigate carbon fiber reinforced polymer, CFRP, as a method to strengthen concrete structures. The report presents calculations that were made to investigate the increase in bending and shear capacity after a performed reinforcement. Alongside the calculations, existing templates for this method were checked and developed. In order to achieve the purpose, two hypothetical concrete structures were investigated. One design is a frame bridge modeled in the FEM program Brigade Standard. Calculations on the frame bridge were made with respect to bending. The other construction that was investigated is a T-beam. On the Tbeam, shear capacity was examined before and after reinforced carbon fiber reinforcement. The result present the amount of carbon fiber required to achieve the desired capacity of the structures. The result also describes the capacity achieved after carbon fiber reinforcement.

Att en byggnadsdel kan vara i behov av en förstärkning är inte ovanligt i dagsläget. Det kan handla om ett bjälklag som kommer utsättas för mer last då verksamheten ändras från bostad till kontorslandskap. Alternativa lösningar till att förstärka en sådan konstruktion skulle antingen vara att införa stålbalkar och pelare eller gjuta på det befintliga bjälklaget. Det som få konstruktörer och entreprenörer tänker på är att en kolfiberlösning kan vara ett smidigare alternativ. Examensarbetes syfte är att undersöka om kolfiberförstärkningar kan konkurrera med traditionella förstärkningsmetoder. Lyfta fram för-och nackdelar för samtliga förstärkningsmetoder och väga dem mot varandra utifrån en beräkningssynpunkt och utförandemässigt. Metoder för att få en bra förståelse för hur kolfiber höjer böjmomentkapaciteten är laboration med provtryckningar samt beräkningar på ett verkligt broprojekt. I båda fallen har kolfiberlösningen jämförts med traditionella lösningar. Arbetets resultat visar att kolfiberförstärkningar kan, i många fall, ersätta traditionella förstärkningsmetoder. Detta på grund av sin lätta vikt och höga draghållfasthet som gör det möjligt att på ett effektivt sätt höja böjmomentkapaciten hos byggnadsdelar. Enligt laborationen gav kolfiberförstärkningen ungefär samma procentuella ökning i hållfasthet som en plattstålförstärkning.<br>A building part could need a reinforcement. It could be a system of joists that are soon going to be loaded with heavier loads when business is changing from residence to an office. The alternate solution to reinforce that kind of construction would be with steel beams and columns or increase the height of the floor with more concrete. What few constructors and contractors know are the solution with carbon fiber reinforcement could be a better alternative. The purpose of the thesis is to study if carbon fiber reinforcement could compete with traditional reinforcement methods. From a calculating and a work-related perspective the project will underline the pro and cons with all of the reinforcement methods. To demonstrate how carbon fiber increase the bending moment capacity have lab and calculation of a real bridge project been executed. In both cases have a carbon fiber solution been compared with traditional reinforcement methods. The result of the thesis shows that carbon fiber reinforcement could replace traditional methods in many cases. The pros with the carbon fiber reinforcement is the light weight and high tensile strength that makes it possible, on an efficient way, increase the bending moment capacity in a building part. The thesis lab result shows that a carbon fiber reinforcement does have the same percentage increase in strength as a flat steel reinforcement.

Fiber reinforced plastics are composite materials that offer a lower weight, while still mechanically perform at least as good as conventional materials such as steel. This makes them attractive for the automotive industry since the implementation of them in e.g. a car frame would enable the manufacturers to sell a more fuel efficient vehicle to the customer. The manufacturing of composites is however more energy intense than for steel and the recycling capabilities are limited. This encourages the car designer to regard the product from a macro-perspective, spanning from the extraction of the resources needed to produce the material, to the phase where the product which the material constitutes is disposed. By analyzing such a macro-perspective, the life cycle energy of a product system can be estimated. Since the life cycle energy is correlated to the component design, an optimization problem can be established where the objective function to be minimized is the total life cycle energy. The component design can be expressed in terms of optimization design variables, yielding that the minimum energy is achieved by the optimal design. This methodology is called life cycle energy optimization (LCEO). The aim of this thesis is to apply this method and present a comparison between different materials and recycling strategies for a load carrying frame component provided by Volvo Cars. The materials studied are carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber sheet moulding compound (GF-SMC) and conventional steel. A Python model consisting of five life cycle phases where each phase was described by a function was implemented. Each function uses the component geometry and material properties as an input and gives the energy of the phase as an output. By summing the outputted energies, the life cycle energy is obtained. The distribution of the results is visualized with bar plots. The results show that the least energy demanding option is to manufacture the component in GF-SMC and process the end-of-life product mechanically. If the fiber degradation is taken into account, the most efficient strategy is to manufacture the component in CFRP and recycle it using solvolysis. This thesis shows that the LCEO methodology can be used as a tool for designers to include the recyclability in an early phase of the product development. Future challenges concern the development of industrial recycling of fiber reinforced plastics where the fiber degradation is minimized.<br>Fiberförstärkta polymerplaster är kompositmaterial som erbjuder en lägre vikt än konventionella material som stål, samtidigt som de bibehåller den mekaniska prestandan. Detta gör dem intressanta för fordonsindustrin då nyttjandet av dem skulle möjliggöra tillverkare att sälja bränsleeffektivare bilar. Tillverkningen av sådana kompositer är dock mer energikrävande än den för stål och deras återvinningsmöjligheter är begränsade. Detta skapar för fordonsformgivaren ett incitament att beakta produkten i ett makroperspektiv som sträcker sig från utvinningen av naturresurserna för att skapa materialet, till slutskedet av produktens avsedda användning. Genom att bestämma hur den ackumulerade energin är fördelad i ett sådant makroperspektiv kan den total livscykelenergin beräknas. Eftersom livscykelenergin är kopplad till komponentens formgivning, kan ett optimeringsproblem med livscykelenergin som målfunktion att minimeras ställas upp. Komponentens formgivning kan uttryckas som optimeringsproblemets designvariabler. Den design som ger den lägsta livscykelenergin blir därmed den optimala formgivningen. Denna metod kallas livscykelenergioptimering (LCEO). Målet med detta examensarbete är att tillämpa denna metod på en lastbärande bilkomponent tillhandahållen av Volvo Cars och genomföra en jämförelseanalys mellan olika material samt återvinningsstrategier. Materialen som undersöks är kolfiberförstärkt härdplastkompist (CFRP), sheet moulding compound med glasfiber (GF-SMC) och konventionellt stål. Den Pythonimplementerade modellen består av fem livscykelfaser där varje fas uttrycks om en funktion med komponentgeomterin samt materialegenskaperna som indata och ger energiåtgången för fasen som utdata. Genom att summera energierna erhålls livscykelenergin och genom att presentera resultaten i ett stapeldiagram kan livscykelenergidistributionen visualiseras. Resultaten visar att det minst energikrävande alternativet är att tillverka komponenten i GF-SMC och återvinna produkten genom mekanisk bearbetning. Om hänsyn tas till fiberslitage blir den optimala lösningen att tillverka komponenten i CFRP och återvinna den genom solvolys. Detta arbete visar att LCEO- metoden, i ett tidigt skede, kan användas som ett verktyg av formgivare för att inkludera hur väl en produkt kan återvinnas. Framtida utmaningar består av att utveckla återvinningen av fiberförstärkta härdplaster industriellt, så att fiberslitaget minimeras.

Thermocouples are one of the most commonly used instruments for thermometry at elevated  temperatures. As of today, there are only a few types of thermocouples that are built to withstand a temperature beyond 1600 °C,however they usually have a temperature measurement uncertainty of around 1% at these high temperatures. Beyond the 1600 °C temperature span, most high temperature thermocouples tend to drift in the measurements, causing it to output a faulty and inaccurate read of the actual temperature. This thesis explores the usage of carbon fibers as a material to be used in thermocouples, by the combination of two dissimilar carbon fibers. Polyacrylonitrile (PAN) and rayon based fibers were used up to a temperature of 200 °C, where the output voltage of the thermocouple was logged. The study shows a promising and stable linear output of the electromotive force for this type of thermocouple using commercially available carbon fibers at lower temperatures. A comparison is made between the commonly used thermocouples type K and S, results shows that the carbon thermocouple have around 21% of the thermoelectrical efficiency of that of a type K or S thermocouple at 25 °C. For the case of its functionality at higher temperatures, similar graphite material has been studied through literature and found a potential increase in the thermoelectrical stability at higher temperatures beyond 2000 °C, which show that carbon-based thermocouples are well suited for high temperature measurements.<br>Termoelement är ett av de mest använda instrumenten för temperaturavläsning vid upphöjda temperaturer. Idag finns det bara några få typer av termoelement som är byggda för temperaturer över 1600 ℃, däremot innehar dom vanligtvis en temperaturmätnings osäkerhet på cirka 1% vid dessa höga temperaturer. Över 1600 ℃ temperaturintervallet har de flesta högtemperatur termoelement en tendens att skifta i mätningarna vilket orsakar en felaktig och inexakt mätning av den faktiska temperaturen. Denna avhandling undersöker användningen av kolfiber som ett material för användning i termoelement, genom kombinationen av två olika grafitfibrer. Polyacrylonitrile- (PAN) och Rayon-baserade fibrer användes i en sammansatt kombination upp till en temperatur av 200 ℃, där spänningen mättes mot temperaturen. Studien visar en lovande och stabil linjär effekt av dess elektromotoriska spänning för denna typ av termoelement med kommersiellt tillgängliga kolfibrer vid lägre temperaturer. En jämförelse görs mellan de vanliga termoelementen av typ K och S vid rumstemperaturer, resultaten visar att grafittermoelementen har cirka 21% av den termoelektriska effektiviteten hos den för en typ K eller S termoelement vid 25 ℃. När det gäller dess funktionalitet vid högre temperaturer har liknande grafitmaterial studerats och funnit en potentiell ökning av den termoelektriska stabiliteten vid högre temperaturer över 2000 ℃, vilket visar att grafitbaserade termoelement gör sig väl lämpade för högtemperaturmätningar.

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Koenigsegg Automotive AB, som utvecklar, tillverkar och säljer högpresterande sportbilar. Företaget erbjuder fälgar tillverkade helt i kolfiberkomposit, som ger betydande viktbesparingar i jämförelse med traditionella metallfälgar. Efter tillverkningen kräver fälgarna viss bearbetning vid anläggningsytan mellan fälg och däck. Syftet med examensarbetet har varit att undersöka möjligheten att utföra bearbetningen av fälgarna in-house i Ängelholm, och målet har varit att konstruera en maskin för detta ändamål. Projektet inleddes med en litteratursökning, där svårigheter och möjligheter gällande bearbetning av kolfiberkompositer undersöktes. Till följd av de undersökningar som gjordes, valdes bearbetningsmetoden svarvfräsning och ett antal konstuktionskoncept genererades. Genom ett antal utvärderingar utvecklades ett speciellt koncept vidare till ett komplett produktförslag. Produktförslaget är komplett med analyser, beräkningar samt tillverkningsunderlag, som ger uppdragsgivaren bättre insikt i sina möjligheter. Även underlag som tillåter en framtida CE-märkning har tagits fram. Projektet har följt Fredy Olssons konstruktionsmetod.<br>The following thesis has been performed in cooperation with Koenigsegg Automotive AB, which develops, manufactures and sells high-performance sportscars. Koenigsegg offers rims made completely from carbon fiber composite, which yields substantial benefits in stiffness and weight compared to their traditional metal counterparts. After the manufacturing of the rims, some trimming is necessary in the contact surface between rim and tire. The purpose of this thesis has been to examine the possibility of performing the necessary trimming in-house in Ängelholm, by designing a special tool. The project began with a literature study, where possibilities and difficulties of machining carbon fiber composites were examined. As a result of the study, the manufacturing process turn-milling was chosen, and a number of concepts were generated. Through a series of evaluations, one concept was further developed to a final product. The suggested product is complete with calculations, analyses and drawings, which gives Koenigsegg a better insight of future possibilities. A solid foundation for future CE-marking has also been produced. The project has followed Fredy Olssons methods of Engineering Design.