Dissertations / Theses 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.

The point with this exam-essay is to study how the strength in glulam beams reinforced with carbon fiber will differentiate with an increased relative humidity (RH). The literature study brings up older work and science in the field that focuses on different reinforcement that can improve the strength in glulam beams.Glulam has higher strength than regular wood, this is due to how glulam is being constructed. When the usage limit condition is being determined the length of the beam will be a factor in deciding highest allowed bending on the beam. Carbon fiber, that has a greater strength than glulam can be used as a reinforcement on the glulam to give it higher strength. When the relative humidity is increased the glulam’s strength will decrease, the goal was to study how great the strength of the reinforced glulam beams would be when the relative humidity in the beams was being increased.In this essay a total of 26 glulam-samples was bent until they reached breaking point, out of these 26 samples half of them will be reinforced with carbon fiber underneath the beam. Half of the samples will be submerged in water, both reinforced and regular beams, where they will stay in two weeks until they are brought up again for bending-tests.The reinforced beams did not show an increase in torque capacity when compared to the non-reinforced beams when analyzing the average force. When analyzing the calculated 95 % -fractile the reinforced beams did show an increase in torque capacity. The dry reinforced glulam-beams showed an increase with 4,8 % and the wet reinforced glulam-beams showed an increase with 13,3 %.

At launching the shell body, especially the backplane of the shell body, will be exposed to very high stresses due to acceleration, pressure and increased temperature from the propellant combustion. Defects in the shell body could in worst case for example result in high temperature gas leakage into the warhead and thereby ignite the explosives before exiting the launcher. This kind of explosion results in serious damages and can seriously injure both the gunner and other people in the surroundings. According to earlier study, carbon fibre reinforced epoxy with filament winding manufacturing method was the primary focus. The purpose of this master thesis was to investigate requirements and testing methods on a shell body manufactured in composite that will guarantee the safety of the gunner and surroundings in the launch phase. The pre-study conducted in this project showed that matrix cracks and fibre breakages are most common defects in the shell body that occur during launching affected by burst pressure. Matrix crack is the less dangerous defect among the impact damage types. Discussion with composite manufacturing companies showed that fibre breakage is a very serious type of defect since more breakage of fibres leads to the shell body have reduced stresses and cannot built-up the fully potential burst pressure during launching.   Two requirement specifications were carried out, one for the shell body and another for the detection methods. These were created by own research and ideas according to found information, telephone- and e-mail contact with experts in areas and with personnel at Saab Dynamics AB. Some requirements for the shell body were that it should be fully usable after drop tests from different heights, vibration and transportation tests yield no cyclic damage after a long transport. Furthermore, the shell body should always use a fully isolated driving band to not have hot explosive gases penetrated into critical sections which results in detonation already in the launcher barrel. The most important requirements for the detection methods were to have depth analysis, high reliability and in-field inspection.   Elimination- and decision matrices were made to find which detection methods should be the final selections in order to find the defects in a shell body. The detection methods which did not fulfil the criteria from each separate matrix were eliminated and did not proceed further as a concept. Eliminations were performed in concept generation phase (elimination matrix) and concept selection phase (decision matrix). In final selection phase a couple of methods were chosen that together found as many defects as possible.   By using both acoustic emission and shearography all the critical defects and a wide range of other defects can be detected with very high reliability and resolution at an acceptable cost. These two methods “interact” perfectly with each other. Acoustic emission is the best method to find fibre breakage and matrix cracks, which are the most commonly occurring defects during launching. But shearography does not have a good detectability of fibre breakage and matrix cracks. On the other hand, shearography has good detectability of both planar- and volumetric defects. It is concluded that only two inspection methods, i.e. acoustic emission and shearography are needed to detect all of the possible defects in the grenade shell body. This is more economical solution requiring smaller space and fewer operators compared to one separate NDT method for detecting each type of defect.
Vid utskjutning av granathylsan utsätts framförallt bakplanet, för mycket höga påfrestningar genom acceleration, tryck och förhöjd temperatur från krutförbränningen. Vid en genombränning av granatskalet skulle sprängämnet i verkansdelen kunna tändas redan i eldröret och orsaka en vapensprängning. Den här typen av explosion resulterar i allvarliga skador både för skytten samt folk i dess omgivning.   Med hänsyn till tidigare studier har det varit fokus på kolfiberförstärkt epoxi som är tillverkad av fiberlindning. Syftet var att utreda kravställningar och metoder för provning, som garanterar skyttens och omgivningens säkerhet i utskjutningsfasen av en granat tillverkad av kompositmaterial.   Från förstudien i denna rapport visade sig att matrissprickor och fiberbrott är de vanligaste defekter som uppstår i granathylsan under utskjutningsfasen där den största påverkan är ifrån explosionstrycket. Matrissprickor är de mindre farliga defekter av de som uppstår under intryckning. Diskussion med komposittillverkande företag visade att fiberbrott är en väldigt farlig typ av defekt eftersom fibrerna står för styrkan och brott av fibrer leder till att granathylsan klarar av att utsättas för lägre påfrestningar och kan inte hjälpa till att bygga upp det önskvärda trycket som önskas under utskjutningen.   Två kravspecifikationer utfärdades, en för granathylsan och en annan för detekteringsmetoderna. Dessa två skapades genom egen studie och idéer med hänsyn till hittad information, ifrån telefon- samt email kontakt med experter inom områdena samt med hjälp av personal på Saab Dynamics AB. Några krav som valdes för granathylsan var att den ska vara fullt användbar efter fallskärmsprovning från olika höjder, vibration- och transport tester för att inte få cykliska skador efter en lång transportering samt att alltid ha en fullt isolerad gördel så att inte de heta gaserna från explosivorna tänds redan i eldröret vilket orsakar vapensprängning. Några krav för detekteringsmetoder var att de ska kunna göra mätningar/analyser på djupet, ha hög trovärdighet samt vara portabel.   Eliminering- och beslutsmatriser gjordes för att hitta vilka detekteringsmetoder som skulle bli de slutliga valen i jakten på att finna defekterna i granathylsan. De metoder som inte uppfyllde kriterierna från respektive matris blev eliminerade. Elimineringen utfördes i faserna för konceptgenerering och konceptval. I slutliga valet valdes ett par lämpliga metoder som tillsammans hittar så många defekter som möjligt.   Genom att använda akustisk emission samt shearografi hittades samtliga kritiska defekter plus många andra som inte anses vara kritiska med väldigt hög trovärdighet och upplösning till ett mer acceptabelt pris. Metoderna samverkar väldigt bra med varandra eftersom akustisk emission är bästa metoden att hitta fiberbrott och matrissprickor vilket är vanligt förekommande i utskjutningsfasen. Shearografi har inte samma detekterbarhet på dem två defekterna men de har å andra sidan istället väldigt god detekterbarhet på både volymetriska- och plana defekter.   Slutsatsen är att endast två metoder behövdes för att finna alla defekter vilket blir mer ekonomiskt, tar mindre plats och behöver färre certifierade operatörer jämfört med om man ska ha en detekteringsmetod för att finna respektive defekt.

It is in the nature of the human species to find solutions of complex technical problems and always strive for improvements. The development of new materials is not an exception. One of the many man-made materials is carbon fibre (CF). Its excellent mechanical properties and low density have made it attractive as the reinforcing agent in lightweight composites. However, the high price of CF originating from expensive production is currently limiting CF from wider utilisation, e.g. in the automotive sector.   The dominating raw material used in CF production is petroleum-based polyacrylonitrile (PAN). The usage of fossil-based precursors and the high price of CF explain the strong driving force of finding cheaper and renewable alternatives. Lignin and cellulose are renewable macromolecules available in high quantities. The high carbon content of lignin is an excellent property, while its structural heterogeneity yields in CF with poor mechanical properties. In contrast, cellulose has a beneficial molecular orientation, while its low carbon content gives a low processing yield and thus elevates processing costs.   This work shows that several challenges associated with CF processing of each macromolecule can be mastered by co-processing. Dry-jet wet spun precursor fibres (PFs) made of blends of softwood kraft lignin and kraft pulps were converted into CF. The corresponding CFs demonstrated significant improvement in processing yield with negligible loss in mechanical properties relative to cellulose-derived CFs. Unfractionated softwood kraft lignin and paper grade kraft pulp performed as good as more expensive retentate lignins and dissolving grade kraft pulp, which is beneficial from an economic point of view.   The stabilisation stage is considered the most time-consuming step in CF manufacturing. Here it was shown that the PFs could be oxidatively stabilised in less than 2 h or instantly carbonised without any fibre fusion, suggesting a time-efficient processing route. It was demonstrated that PF impregnation with ammonium dihydrogen phosphate significantly improves the yield but at the expense of mechanical properties.   A reduction in fibre diameter was beneficial for the mechanical properties of the CFs made from unfractionated softwood kraft lignin and paper grade kraft pulp. Short oxidative stabilisation (<2 h) of thin PFs ultimately provided CFs with tensile modulus and strength of 76 GPa and 1070 MPa, respectively. Considering the high yield (39 wt%), short stabilisation time and promising mechanical properties, the concept of preparing CF from lignin:cellulose blends is a very promising route.
Det ligger i människans natur att hitta lösningar på komplexa tekniska problem, samt att alltid sträva efter förbättringar. Utvecklingen av nya material är inget undantag. Ett av flera material utvecklade av människan är kolfiber. Dess utmärkta mekaniska egenskaper samt låga densitet har gjort det attraktivt som förstärkningsmaterial i lättviktskompositer. Det höga priset på kolfiber, vilket härstammar ur en kostsam framställningsprocess, har förhindrat en mer utbredd användning i exempelvis bilindustrin.   Det dominerande råmaterialet för kolfiberframställning är petroleumbaserad polyacrylonitril (PAN). Användandet av fossila råvaror och det höga priset på kolfiber förklarar den starka drivkraften att hitta billigare och förnyelsebara alternativ. Lignin och cellulosa är förnyelsebara makromolekyler som finns tillgängliga i stora kvantiteter. Det höga kolinnehållet i lignin gör det mycket attraktivt som råvara för kolfiberframställning, men dess heterogena struktur ger en kolfiber med otillräckliga mekaniska egenskaper. Däremot har cellulosa en molekylär orientering som är önskvärd vid framställning av kolfiber, men dess låga kolinehåll ger ett lågt processutbyte som i sin tur bidrar till höga produktionskostnader.             Det här arbetet visar att många av de problem som uppstår med kolfiber från respektive råvara kan kringgås genom att utgå från blandningar av desamma. Prekursorfibrer från blandningar av kraftlignin och kraftmassa från barrved tillverkade med luftgapsspinning konverterades till kolfiber. Utbytet för kolfibrerna som framställdes var mycket högre än vid framställning från endast cellulosa. Ofraktionerat barrvedslignin och kraftmassa av papperskvalitet presterade lika bra som de dyrare retentatligninen och dissolvingmassan, vilket är fördelaktigt ur ett ekonomiskt perspektiv.   Stabilisering är det mest tidskrävande processteget i kolfibertillverkning. I det här arbetet visades det att prekursorfibrerna kunde stabiliseras på kortare än två timmar, eller direktkarboniseras utan någon sammansmältning av fibrerna. Detta indikerar att en tidseffektiv produktion kan vara möjligt. Impregnering av prekursorfibrerna med ammoniumdivätefosfat ökade utbytet avsevärt, men med lägre mekaniska egenskaper som bieffekt.           Kolfibrernas mekaniska egenskaper ökade vid en diameterreduktion. En kort oxidativ stabilisering under två timmar i kombination med tunna prekursorfibrer gav kolfiber med en elasticitetsmodul på 76 GPa och dragstyrka på 1070 MPa. Att göra kolfiber från blandningar av lignin och cellulosa är ett lovande koncept om det höga utbytet (39%), den korta stabiliseringstiden samt de lovande mekaniska egenskaperna tas i beaktande.

QC 20190226

FRP stands for Fiber Reinforced Polymer. FRP materials have yet to be introduced inbridge construction in Sweden. Composite materials can through combined componentsand manufacturing processes be tailored to fit advanced bridge designs. FRP materials arestrong, durable and of low weight. FRP materials give the superstructure reduced weightand are therefore a suitable alternative for industrial prefabrication. This report shows thatFRP materials are possible to use in bridge construction. With the introduction of a specificEurocode we are confident that FRP materials will become a competitive alternative inbridge construction in Sweden in the future.
Broar är förenade med stora kostnader, dels för att bygga och dels för att underhålla ochreparera. FRP står för Fiber Reinforced Polymer är ett erkänt material för många andraanvändningsområden, exempelvis flyg och bilindustri. I Europa finns en mängd FRP-broar,men materialet har ännu inte introducerats i någon bro i Sverige.FRP är ett kompositmaterial som genom olika kombinationer av komponenter ochtillverkningsprocesser kan skräddarsys för den aktuella uppgiften i en konstruktion. FRPmaterialär starka, beständiga och har en låg vikt. Fördelar med FRP inom brokonstruktionär att det ger överbyggnaden en minskad egenvikt och därmed är ett lämpligt alternativ attprefabricera industriellt, då bland annat transport- och lyftbarhet gynnas samt att en högbeständighet ger minskat underhåll.Då ingen litteratur hanterar FRP i Brokonstruktion har de intervjuades åsikter varit mycketviktiga för arbetet. Litteraturstudien har legat till grund för en ökad förståelse för egenskaperutmärkande för olika typer av FRP. Intervjuer har utförts med personer som i dagslägetkommit i kontakt med materialet inom brokonstruktion. Detta har gjorts för att nå ett relevantresultat med möjlighet att kunna identifiera materialets för- respektive nackdelar samtanledningen till det låga användandet i Sverige.Rapporten visar att materialet har positiva egenskaper och är möjligt att använda vidkonstruktion av broar. Det saknas i dagsläget en specifik Eurokod som på ett enhetligt sättredovisar hur materialet ska hanteras. Med införandet av en specifik Eurokod och om en nykompetens arbetas fram inom branschen är vi övertygade om att FRP-material kommer attbli ett konkurrenskraftigt alternativ vid brokonstruktion.

Algal blooms are a common phenomenon in lakes and seas in and around Sweden and poses a problem when found in a drinking water source. Some cyanobacteria can produce toxins which can be with a health problem. To get a safe drinking water it is necessary to be able to remove the toxins from the incoming water. This report has gathered information on cyanobacteria, cyanotoxins and conditions in the water source. Further investigation in two water sources, Bondsjön and Långsjön in Härnösand, have been made as well as a literature review regarding water treatment methods that are effective against cyanotoxins. The results from the lake investigation showed that there was almost no cyanobacteria present in the water in August 2018. Temperature- and water transparency analysis showed that the position of the intake of water to the water treatment plant is placed at a depth that may favour growth of cyanobacteria. A relocation of the intake would probably get a better quality of water regarding risk of cyanobacteria content in to the water treatment plant. The water treatment methods that would be recommended to remove cyanotoxins from the incoming water is pulverised activated carbon (PAC), granular activated carbon (GAC) and membrane filters in the form of nanofilters (NF). PAC is recommended for sporadic use, only when there is cyanotoxins in the water which will require a high control of the incoming water. GAC is recommended as a constant removal technique which will not require the extra control of the incoming water, however it is more sensitive for a high concentration of DOC in the water. NF is also recommended as a constant removal technique and which cross-flow technique is implemented to avoid accumulation of material on the filter surface.

Dricksvatten är en essentiell del av ett hållbart samhälle. Därför är det viktigt att säkerställa säkert dricksvatten genom fungerande vattenreningsverk. En viktig förorening att behandla är NOM, som i sig är ofarligt men som kan producera farliga föroreningar. En teknik som används för behandling av NOM är kolfiltrering. Hur ökad flödeshastighet och ökad kontakttid påverkade kolfiltrens effektivitet undersöktes vid dricksvattenreningsverket Norrvatten. De undersökta parametrarna var partiklar, ultraviolett absorbans vid 254 nm, turbiditet, konduktivitet, fluorescent löst organiskt material, totalt organiskt kol, kemisk syreförbrukning, odlingsbara mikroorganismer och lukt. Tre kolfilter studerades vid olika flödeshastigheter; 190, 220, 250 och 280 L/s under ett dygn var. Samtidigt hade två filter ökad kontakttid på 60 och 76 % under sex veckor, medan ett filter fortsatte med den vanliga flödeshastigheten på 190 L/s. Utgående vatten från filtren analyserades för att se om dessa ändringar hade någon effekt på vattenreningen. Denna preliminära studie fann ingen signifikant effekt på kolfiltreringens rening på grund av ökad flödeshastighet eller uppehållstid. Detta kan vara en indikation på att kolfiltreringen kan hantera en framtida flödesökning och därmed vara en väsentlig del av en framtida expansionen av vattenreningsverket. De tecken som visade på att kolfiltren påverkades av ökningen av flödeshastigheter kunde förklaras av fluktuationer i inkommande vatten och skillnader mellan de olika filtren. I framtiden bör effekten av inkommande vatten studeras i detalj. En mer ingående analys av både inkommande och utgående vatten till kolfiltren bör utföras, där provtagning sker oftare för att bättre förstå fluktuationerna i inkommande föroreningskoncentrationer. Dessutom bör testerna upprepas för att se hur reningen skiljer sig från dag till dag. Hur kolfiltren hanterar ökade flödeshastigheter över längre tidsperioder bör också undersökas vidare.
Drinking water is an essential part of a sustainable society. In the future, the demand for drinking water will increase and contaminants in the water sources are also predicted to increase. Therefore, it is essential to ensure safe drinking water through functioning drinking water treatment plants (DWTPs). One important contaminant to treat is natural organic matter (NOM), which is harmless in itself but can produce harmful products. One technique to use for treating NOM is carbon filters (CFs). The effect of increased flow rate and increased empty bed contact time (EBCT) on the CF efficiency was investigated at a DWTP. The investigated parameters were particles, ultraviolet absorbance at 254 nm, turbidity, conductivity, cultivable microorganisms, fluorescent dissolved organic matter, total organic carbon, chemical oxygen demand, and odour. Three CFs were studied at different flow rates; 190, 220, 250, and 280 L/s for 24 hours each. Additionally, two filters had increased EBCT of 60 and 76 %, while one filter continued with the regular flow rate of 190 L/s for six weeks. Outgoing water from the filters was analysed to see if the change had any effect on the DWTP. This preliminary study did not find any significant effect on the CF treatment caused by increased flow rate or EBCT. This could be an indication that the CFs can handle a future increase in flow rate and thus be an essential part of a future expansion of the DWTP. The indications of CFs being affected by the increase in flow rates for some of the parameters could be explained by fluctuations in incoming water or differences between the separate filters. In the future, a more thorough analysis of both incoming and outgoing water to the CFs should be done, where sampling occurs more frequently to better understand the fluctuations in incoming contaminant concentrations. The measurements should also be repeated to see how the treatment differs from day to day. How the CFs handle increased flow rates over longer time periods should also be investigated further.

The small village Chonyonyo, in the district Karagwe in the northwest of Tanzania has a shortage of safe drinking water. Women and children spend several hours a day fetching water and gathering firewood to boil the water to make it more suitable for drinking. The need of new sustainable water supply solutions is fundamental for providing more people with safe drinking water.   Two water distribution alternatives was suggested by Engineers Without Borders and MAVUNO as possible solutions to supply the community with water.  Alternative 1 consisted of a 10 km distribution system from an already existing groundwater well at the MAVUNO office to Chonyonyo. Alternative 2 consisted of a 3.5 km distribution system from the most neighboring valley to Chonyonyo, where no groundwater well exists today. Both alternatives would be powered by solar panels and operated six hours a day. The most sustainable distribution solution was chosen by modeling the distribution alternatives in the modeling software EPANET. Input parameters to simulate the model were position, elevation and dimension of storage tanks and pipes. Other required input parameters were absolute roughness, water withdrawal, operation hours, description of the withdrawal pattern for the water outlet and other modelling conditions such as a suitable simulation time. The selection of water distribution system was based on minimum requirements of energy used for operation weighed with lowest possible water residence time in the storage tank. Water quality analyses of the raw water source for distribution alternative 1 were performed in order to classify the water and select suitable water treatment solutions. The analyses consisted of microbiological and metal/metalloid analyses, and measurements of EC and pH. The result of the simulation showed that neither of the distribution alternatives met all the pipe design criteria. The main reason is that the system can not be constantly operated. If this criterion is excluded the optimal solution is distribution alternative 1 with an outer pipe diameter of 110 mm throughout the whole distribution system and a water residence time in the storage tank of 57.1 hours. The water quality analysis showed that the ground water source for distribution alternative 1 was affected by surface water and is thus classified as unusable because of high levels of harmful bacteria and lead. The most suitable water treatment solution due to the aspects of sustainable water supply are the microbiological barriers ultrafiltration and UV-light in combination with a treatment method to remove lead from the water.
I samhället Chonyonyo i distriktet Karagwe i nordvästra Tanzania råder brist på säkert dricksvatten. Kvinnor och barn spenderar flera timmar om dagen för att hämta vatten och samla ved för att koka vattnet så att det blir säkrare att dricka. Behovet av nya hållbara vattenlösningar är fundamental för att kunna försörja fler människor med säkert dricksvatten.   Två vattendistributionsalternativ lades fram av Ingenjörer utan gränser och MAVUNO som möjliga lösningar för att försörja invånarna i Chonyonyo med dricksvatten. Alternativ 1 bestod av ett 10 km distributionssystem från en befintlig grundvattenbrunn vid MAVUNO:s kontor. Alternativ 2 bestod av ett 3.5 km distributionssystem från den närmaste dalen till samhället Chonyonyo, där det inte finns någon befintlig grundvattenbrunn. Båda alternativen kommer att drivas av solpaneler och vara under drift sex timmar per dygn. Det lämpligaste distributionsalternativet valdes ut genom simulering i mjukvaran EPANET. Ingångsparametrar för simuleringen var bl.a. position, höjd och dimension på reservoarer och ledningar. Ytterligare nödvändiga parametrar var skrovlighet på ledningar, storlek på vattenuttag, antal driftstimmar, uttagmönster från vattenkranar i systemet samt andra modelleringsförhållanden såsom en lämplig simuleringstid. Valet av distributionssystem grundades på lägsta möjliga energibehov för drift viktat mot lägsta möjliga uppehållstid i vattenreservoarerna.   Kvalitetsanalyser av råvattnet för distributionsalternativ 1 genomfördes för att klassificera vattnet och göra lämpliga val av vattenreningslösningar. Analyserna omfattade mätning av ett antal mikrobiologiska parametrar, metaller/metalloider samt EC och pH. Simuleringen visade att ingen av alternativen kunde uppnå alla designkriterierna. Huvudorsaken till det är att systemet endast är i drift periodvis. Bortsett från dessa kriterier var det optimala lösningen distributionsalternativ 1 med en yttre rördiameter på 110 mm genom hela systemet med en maximal uppehållstid i vattenreservoaren på ca 57 timmar.   Analyserna visade att grundvattnet var ytvattenpåverkat och klassificeras som otjänligt med höga nivåer av skadliga bakterier och bly. De lämpligaste vattenreningslösningarna i förhållande till hållbarhetsaspekterna var de mikrobiologiska barriärerna ultrafiltrering och behandling med UV-ljus kombinerat med en reningsmetod för att avskilja bly från vattnet.

Clean drinking water is a vital part of our society and a basic human right. With an ever growing population and a decreasing quality of raw water, new methods need to be introduced to keep up with the demand for clean, biostable, and sustainable production of drinking water. The aim of this study is to evaluate Håbo municipality’s increasing usage of chemicals in their water treatment process and to investigate current and future possible technologies for water treatment for Håbo to make their process more sustainable. In this study four scenarios of different cost and change of today’s water treatment plants are presented, while our overall recommendation is to build a new facility. A new plant with new treatment methods such as ultrafiltration is most in line with Håbo municipality’s vision of decreasing chemical usage and sustainability, all while maintaining the water quality. Due to Håbo’s growing population and today’s water plants running close to maximum capacity, a new facility with a larger capacity should be considered.