Search

Ispitan je utjecaj različitih oksidnih nosača željezovih nanočestica na krajnja svojstva kompozitnog materijala sa polilaktidnom matricom (PLA). Nanočestice željeza sintetizirane su prema literaturi [1] te su modificirana koristeći SiO2 ili TiO2 kao njihove nosače. Različite kombinacije punila korištene su za pripremu PLA kompozita. Prvo su pripremljeni kompoziti sa 0, 5 % mas punila čistih oksida. Naknadno, u takvu početnu smjesu dodavano je 0, 5 % mas hibridnih punila (punila: silicijev oksid/željezove nanočestice -HSI, titanov oksid/željezove nanočestice -HTI). Također, priređeni su kompoziti samo sa 0, 5 % mas hibridnog punila. Pripremljenim kompozitnim materijalima ispitana su različita primjenska svojstva. Toplinska stabilnost praćena je uz pomoć termogravimetrijske analize (TGA), toplinska provodnost ispitana je metodom „vrućeg mosta“, a volumna električna otpornost pomoću uređaja konstruiranog prema ASTM D257 normi. Također je provjeren utjecaj pripremljenih čestica i na mehanička svojstva kompozitnog materijala mehaničkim vlačnim ispitivanjem. Rezultati pokazuju kako korištenje druge vrste nosača za željezove nanočestice može imati različit utjecaj na primjenska svojstva ; primjerice dodatak TiO2 kao nosača uvelike narušava mehanička svojstva kompozita za razliku od SiO2, odnosno SiO2 povećava toplinsku provodnost, a dodatak TiO2 nema značajan utjecaj na nju.

Kako je tema ovog diplomskog rada Numerička analiza čvrstoće kompozitne proteze potkoljenice proizvedene aditivnim tehnologijama, u uvodnom dijelu dana je kratka teorijska podloga o samoj definiciji, povijesti izrade proteza potkoljenica i podjeli trenutno dostupnih komercijalnih proteza. Također, pri razvoju modela bilo je nužno koristiti programe za topološku optimizaciju konstrukcije, stoga je opisan i sažet pregled rada navedenog matematičkog algoritma. Razvoj topološki optimiranih i vlaknima ojačanih kompozitnih konstrukcija sve više zaobilazi primjenu tradicionalnih postupaka proizvodnje i pribjegava upotrebi aditivne proizvodnje. Iz tog razloga su predstavljene tehnologije i materijali za aditivnu proizvodnju kompozitnih materijala pogodnih za proteze potkoljenice. Drugi dio rada sadržava numeričku simulaciju predstavljenu topološkom optimizacijom izvedenom na prethodno konstruiranom numeričkom modelu. Predložen je polazni pojednostavljeni model sa detaljno opisanim rubnim uvjetima i opterećenjima, te mogućnostima i utjecajima pojedinih parametara na rezultat optimizacije s ciljem minimiziranja mase. Naposljetku za tako topološki optimiran model provedena je dinamička analiza u Abaqus/Standard® programu koristeći mehanička svojstva aditivno proizvedenog kompozitnog materijala. Na kraju rada prikazan je autorov osvrt na temu i rezultate analize. As the topic of this thesis is Numerical analysis of the strength of composite lower leg prostheses produced by additive technologies, the introductory part gives a short theoretical background on the definition itself, the history of lower leg prostheses manufacturing and the classification of currently available commercial prostheses. Also, during the development of the model, it was necessary to use software for the topological optimization of the structure. Therefore, a brief overview and summary of the operation of the mentioned mathematical algorithm is described. The development of topologically optimized and fiber-reinforced composite structures is increasingly bypassing the application of traditional production methods and resorting to the use of additive manufacturing. For this reason, technologies and materials for additive manufacturing of composite materials suitable for lower leg prostheses are presented. The second part of the thesis consists of a numerical simulation represented by a topological optimization performed on a previously designed numerical model. An initial simplified model is suggested with a detailed description of the boundary conditions and loads, as well as the possibilities and influences of individual parameters on the optimization result with the aim of mass minimization. Finally, for such a topologically optimized model, a dynamic analysis was performed in the Abaqus/Standard® program using mechanical properties of the additively produced composite material. At the end of the thesis, the author's review of the topic and the results of the analysis is presented.

Tema ovog završnog rada je programsko rješenje sinteze pri projektiranju hibridnih materijala. U uvodnom dijelu će se ukratko osvrnuti na projektiranje hibridnih, odnosno, kompozitnih materijala u teoriji te će biti prikazana i objašnjena sva potrebna svojstva materijala za nastavak rada. Nakon toga slijedi izrada dijagrama tokova za olakšanu izradu programskog koda u programskom paketu „Python“. Programski kod se izrađuje na način da se na temelju dva odabrana materijala proračunavaju vrijednosti svojstava te se na osnovu tih svojstava generiraju dijagrami svojstava materijala. Nakon izrade programskog koda zaključno će se ručnom metodom provjeriti valjanost samog koda., The topic of this final thesis is the software solution of synthesis in the design of hybrid materials. In the introductory part, the design of hybrid, i.e., composite materials in theory will be briefly reviewed, and all necessary material properties will be presented and explained for further work. This is followed by the creation of a flow chart to facilitate the creation of program code in the "Python" program package. The program code is created in such a way that the property values are calculated based on the two selected materials and material property diagrams are generated based on these properties. After creating the program code, the validity of the code itself will be checked by manual method.

Dizajn i udobnost, pored osnovne funkcije sjedala, često mogu biti odlučujući parametri za izbor automobila. Materijali koji se koriste za temeljne automobilske navlake za sjedala u autoindustriji najčešće su izrađeni iz različitih sirovina odnosno komponenata međusobno spojenih u jednu kompaktnu cjelinu kompozita. Različitim brzinama lijepljenja komponenata u kompozit istraženi su optimalni uvjeti lijepljenja, koji omogućuju stabilniju i trajniju navlaku za auto sjedala. Sila razdvajanja komponenti ovisi o termičkoj brzini spajanja – veća brzina lijepljenja utjecala je na manju silu razdvajanja. Sila međusobnog razdvajanja komponenata ovisi o njihovoj brzini spajanja. Veća brzina spajanja tj. ljepljenja daje manju silu razdvajanja komonenata. Manja debljina poliuretana i manja brzina termičkog spajanja komponenti u kompozit utječu na veće sile razdvajanja. Promjena brzine lijepljenja ipak nije značajno utjecala na mehanička svojstva kompozita s i bez šava (poput: prekidne sile šivaće igle, sile probijanja, otpornost na habanje). Brzina lijepljenja komponenti je izuzetno važna za stabilnost i trajnost kompozita. Brzina lijepljenja nije utjecala niti na probodne sile šivaće igle, usprkos tomu što se kod manjih brzina PU pjena više tali i ostavlja veću krutinu između komponenti kompozita. Ispitane brzine lijepljenja komponenti nisu značajno odstupale pa nisu niti utjecale bitno na veće promjene u svojstvima kompozita kao i u kvaliteti šava. No srednja brzina je najčešće imala najbolja svojstva kompozita. Sustavna analiza dinamičke napetosti konca i debljine igala, na različitim debljinama PU pjene omogućila je odabir najboljih parametara koji su dali šav optimalnih parametara kvalitet. Poseban značaj ovog istraživanja temelji se na mjerenjima probodnih sila šivaćih igala na mjernom uređaju na Institutu za tekstil i procesnu tehniku (ITV) u Denkendorfu, Njemačka, s promjenom debljine PU pjene i vrste šivaće igle u cilju poboljšanja izgleda i čvrstoće šivanog šava. Sustavnom analizom šivaćeg šava istražena je deformacija kompozita na mjestima uboda šivaće igle, kao i izgled te oštećenje šivaće igle. Na temelju toga odabrana je najpovoljnija šivaća igla koja najmanje oštećuje kompozit, s najmanjim probodnim silama, kao i najmanjim oštećenjima šivaće igle. Na temelju dobivenih rezultata istraživanja može se utvrditi da je vrsta i debljina šivaće igle najvažniji parametar dobivanja kvalitetnog šivačeg šava ispitanih kompozita za auto auto navlake., The design and comfort, in addition to the basic functions of the seat, can often be the deciding parameters for selection of cars. The materials used for the core automotive seat covers in the automotive industry are usually made of different raw materials or components interconnected in one compact unit composites. Optimal conditions bonding have investigated the different speeds of bonding components in the composite, which provides stable and durable car seat covers. The force of separation of components depends on its thermal speed connection - higher speed gluing has affected less force separation. The force of mutual separation of components is depending on their connection speeds. The higher speed connection respectively gluing gives less force separation of components. The smaller thickness of the polyurethane and lower speed of thermal mergers of components in composite affect the larger forces of separation. Changing the speed of gluing was not significantly affected the mechanical properties of the composites with and without a seam (such as: breaking force of the sewing needle, force of spherical punching, abrasion resistance). The systematic analysis of the thread tension and thick needles at various thicknesses PU foam enabled the selection of the best parameters to provide the highest quality seam. The significance of this research is based on measurements of penetration force on an innovative device at the Institute of Textile and Process Engineering (ITV) in Denkendorf, Germany, with changing thickness PU foam and types of needles in order to improve the appearance and strength of the seam. A systematic analysis of the seam investigated the deformation of composites at the site of injection needles, as well as the appearance and damage to the pins. On this basis selected the cheapest needle is selected that causes the least damage composite, with the least penetrating forces, as well as the smallest damage of the needle. Based on the results, it can be determined that the type and thickness of sewing needles is most important parameter to obtain high-quality sewing the seam surveyed composites for car covers.

U današnje se vrijeme za izradu zaštitnih antibalističkih ploča koriste raznovrsni materijali poput čelika, keramike, drva, polimera te kompozitnih materijala. Upravo kompoziti zbog svojih odličnih mehaničkih svojstava, koje je moguće „oblikovati“, nailaze na sve širu primjenu u području zaštite ljudi i materijalnih dobara. U ovom radu predložena je struktura antibalističke kompozitne ploče od staklenih i polietilenskih vlakna s ultra visokom molekularnom masom (UHMWPE) u matrici od epoksidne smole nakon koje je podvrgnuta ispitivanju otpornosti na kinetičke penetratore. Također, analizirana su i mehanička svojstva epoksidne smole ojačane nanočesticama aluminijevog oksida (Al2O3) kako bi se vidio utjecaj nanopunila, a ispitivanja su provedena u Laboratoriju za polimere i kompozite. Nowadays, various materials such as steel, ceramics, wood, polymers and composite materials are used to make protective anti-ballistic panels. Due to their excellent mechanical properties, which can be „designed“, composites are increasingly used in protection of people and goods. In this paper, the structure of an anti-ballistic composite panel made of glass fibres and ultra-high molecular-weight polyethylene (UHMWPE) fibres in an epoxy resin matrix was proposed, after which it was subjected to kinetic penetrator resistance testing. Additionally, the mechanical properties of epoxy resin reinforced with nanoparticles of aluminium oxide (Al2O3) were analyzed to see the effect of nanofillers and tests were carried out in the Laboratory of Polymers and Composites.

Prvi osnovni materijali koji su se koristili u zrakoplovstvu bili su drvo i čelik. Daljnjim razvojem zrakoplovstva došlo je do potrebe za boljim performansama zrakoplova te su istraženi i razvijeni novi materijali i njihova svojstva. Materijali i njihova svojstva moraju zadovoljavati brojne zahtjeve u zrakoplovstvu kako bi se koristili stoga su detaljno proučeni i analizirani. U današnje doba koriste se brojni materijali pri izradi zrakoplovne konstrukcije poput metala, nemetala i kompozitnih materijala. Ovim završnim radom prikazani su funkcionalni i eksploatacijski zahtjevi te su analizirana tehnološka svojstva koja materijal mora posjedovati kako bi se mogao koristiti pri izradi zrakoplovne konstrukcije. Nakon analize svojstava su prikazani i opisani materijali iz skupine metala, nemetala te kompoziti koji se koriste pri izradi zrakoplovne konstrukcije.

U diplomskom radu opisan je programski kôd razvijen za izračun konstanti elastičnosti te naprezanja i deformacija koja se javljaju u opterećenom kompozitnom materijalu. U uvodnom dijelu su opisani kompozitni materijali te područje primjene istih. Nadalje su opisani kompozitni materijali koji su često primjenjivi u praksi te su navedena njihova svojstva. U daljnjem dijelu rada prikazani su matematički izrazi klasične teorije laminata (CLT) na kojima se zasnivaju proračuni naprezanja i deformacija kompozitnih materijala. Matematički izrazi za izračun naprezanja i deformacija su prvotno prikazani s obzirom na utjecaj vanjskih opterećenja, a zatim su prošireni za higrotermalne utjecaje. Kroz sam proračun prikazane su razlike između izotropnih, anizotropnih i ortotropnih materijala. Nakon prikazanih matematičkih izraza, ukratko je opisan korišteni softverski paket MATLAB te je princip rada razvijenog programskog kôda detaljno opisan pomoću dijagrama toka slijedom toga i neki od važnijih dijelova koda. Razvijeni programski kôd verificiran je s pomoću softverskih alata koji se koriste u industriji. U završnom poglavlju prikazana je usporedba istovrsno opterećenog pločastog modela sačinjenog od konstrukcijskog čelika, s odabranim kompozitnim materijalom ugljik/epoksi, na osnovi čega su izvedeni zaključci.

Kompozitni materijali se izrađuju u cilju postizanja upravo onih svojstava koja nisu ostvariva kod pojedinačnih komponenata. Najveća prednost kompozitnih materijala je niska masa uz dobra mehanička svojstva i zbog toga postaju sve prisutniji u raznim granama industrije, posebno u transportnoj industriji. U ovom radu opisana je podjela kompozita prema materijalu matrice i ojačavala, gdje se najveća pažnja posvetila vlaknima ojačanim polimernim kompozitima. Opisani su najznačajniji postupci prerade kompozita s naglaskom na postupak ručnog laminiranja koji je primijenjen u eksperimentalnom dijelu rada. Industrija iskazuje sve veće zanimanje za izradu predoblika (tkanje) koja su blizu veličini i obliku gotovog proizvoda za vlaknima ojačane kompozite. Tradicionalno se predoblik izrađivao od 2D tkanina, no nedavno se pokazalo da se 3D tkanine mogu uspješno upotrebljavati. Glavne prednosti 3D tkanina uključuju smanjenje mase, uklanjanje delaminacije, smanjen rizik od pukotina, kraće vrijeme proizvodnje i smanjenje troškova. Glavnja prednost smanjenje mase ujedno je i okosnica ovog diplomskog rada da se ustanovi primjena tih materijala u transportnoj industriji. U eksperimentalnom dijelu opisana je izrada pet kompozitnih ploča od 3D staklenih tkanina tvrtke Parabeam. Provedena su ispitivanja rasteznih i savojnih svojstava i žilavosti. Na temelju rezultata provedena je usporedba i analiza. Composite materials are made in order to achieve properties that are not achievable with individual components. The biggest advantage of composite materials is low mass with good mechanical properties and therefore they are becoming more and more present in various branches of industry, especially in the transport industry. This paper describes the division of composites according to the matrix material and reinforcements, where the greatest attention was paid to fiber reinforced polymer composites. The most significant methods of composite processing are described, with an emphasis on the hand lay-up procedure used in the experimental part of the paper. The industry is showing increasing interest in making roving preforms that are close to the size and shape of the finished product for fiber-reinforced composites. Traditionally, the preform was made of 2D fabrics, but recently it has been shown that 3D fabrics can be used successfully. The main advantages of 3D fabrics include weight reduction, removal of delamination, reduced risk of cracks, shorter production time and reduced costs. The main advantage of weight reduction is also the backbone of this thesis to establish the application of these materials in the transport industry. In the experimental part, the production of five composite panels made from Parabeam 3D glass fabrics is described. Tensile, flexural properties and toughness tests were performed. Based on the results, a comparison and analysis was performed.

Prekomjerno korištenje neobnovljivih izvora energije potiče na uvođenje alternativnih goriva, posebice vodika primjenom fotokatalitičkog procesa cijepanja vode djelovanjem Sunčeve energije. Uloženi su brojni napori u pokušaju razvijanja učinkovitih fotokatalizatora sa širokim rasponom sakupljanja Sunčeva zračenja. Jedan od najkorištenijih fotokatalitičkih materijala je TiO2 koji, unatoč brojnim prednostima, ima ograničenja poput visoke vrijednosti energije zabranjene zone (Eg). Potencijalno rješenje za njegovo unaprjeđenje nalazi se u kompozitiranju TiO2 s ostalim fotokatalizatorima aktivnim pod zračenjem vidljivom svjetlošću. Ovim diplomskim radom provedena je detaljna fotoelektrokemijska karakterizacija kompozitnih materijala na bazi TiO2, konkretno TiO2-SnS2/GO-RGO s različitim udjelima GO-RGO, a za potpunu usporedbu analizirane su i pojedinačne komponente navedenog kompozita. Imobilizirani fotokatalizatori na FTO podloge korišteni su kao elektrode, dok su sva mjerenja provedena u 0,1 M otopini NaCl-a. Za fotoelektrokemijsku karakterizaciju korištene su sljedeće metode: LSV, EIS, OCP i MS analiza. Na temelju rezultata i izračunom konstante rekombinacije fotogeneriranih naboja, za daljnja istraživanja odabran je kompozit označen s TSG 60, koji je podvrgnut ispitivanjima u 0,1 M otopini NaCl-a uz dodatak različitih sredstava koji djeluju kao elektron-donori i na taj način utječu na smanjenje konstante rekombinacije unutar sintetiziranih kompozitnih materijala. Korišteni su etilen-glikol, metanol i trietanolamin u različitim volumnim udjelima. Najmanja konstanta rekombinacije fotogeneriranih naboja, kr = 0,007 s^-1, postignuta je u 20 vol % otopini metanola u NaCl-u, što ukazuje da u kompozitnom materijalu postoji dobar sinergistički učinak koji omogućuje dobro razdvajanje i prijenos naboja što smanjuje stopu rekombinacije naboja. Excessive use of non-renewable energy sources encourages the introduction of alternative fuels, especially hydrogen by the application of photocatalytic water splitting employing solar energy irradiation. Numerous efforts have been made in the attempt to develop effective photocatalysts with a wide range of solar radiation activity. One of the most widely used photocatalytic materials is TiO2 which, despite its many advantages, has limitations such as rather large band gap energy (Eg). A potential solution for its improvement lies in designing composite materials of TiO2 with other photocatalysts active under visible light radiation. This work carried out a detailed photoelectrochemical characterization of composite materials based on TiO2, specifically TiO2-SnS2/GO-RGO with different proportions of GO-RGO, and for the complete comparison, the individual components of this composite were analyzed. Immobilized photocatalysts on FTO substrates were used as electrodes, while all measurements were performed in 0.1 M NaCl solution. The following methods were used for photoelectrochemical characterization: LSV, EIS, OCP and MS analysis. Based on the results and the calculation of the recombination constant of photogenerated charges, a TSG 60-labeled composite was selected for further research, which was tested in 0.1 M NaCl solution with the addition of various agents that act as electron donors and thus reduce recombination constants within the synthesized composite materials. Ethylene glycol, methanol and triethanolamine were used in different volumes. The lowest recombination constant of photogenerated charges, kr = 0.007 s^-1, was achieved in a 20 vol% solution of methanol in NaCl, indicating that there is a good synergistic effect in the composite material that allows good charge separation and transfer which reduces the charge recombination rate.

Kompoziti su materijali koji su lakši, a snažniji od čelika; danas još uvijek najkorištenijeg materijala u industriji. Kompozitni materijali raspolažu mnogobrojnim pogodnim svojstvima, koja konvencionalni materijali nemaju. Industrija kompozita je jedna od najbrže rastućih industrija ovog stoljeća, upravo zbog specifičnih svojstva koja se njihovom proizvodnjom mogu postići. Kako je upravo zbog krize uzrokovane pandemijom bolesti COVID-19 uslijedio nagli pad industrijske proizvodnje u svijetu, pa tako i u Hrvatskoj, ovaj diplomski rad će se posvetiti istraživanju utjecanja krize na tržište materijala potrebnih za proizvodnju kompozitnih tvorevina, te na tržište proizvoda. Također, porastom emisije štetnih plinova, Program održivog razvoja UN-a ima kao osnovni cilj osigurati održivo korištenje prirodnih izvora na nacionalnoj i međunarodnoj razini, gdje kompozitni materijali mogu pronaći svoje mjesto, upravo zbog postizanja svojstva koja se monolitnim i konvencionalnim materijalima ne mogu. Krajnji cilj je prikupljanje informacija o budućnosti proizvodnje ovih materijala, te njihovom doprinosu programu održivog razvoja, kao i istraživanju utjecaja pandemije bolesti na njihovu proizvodnju. Composites are materials that are lighter and stronger than steel; today still the most used material in the industry. Composite materials have many beneficial properties, which conventional materials do not have. The composite industry is one of the fastest growing industries of this century, precisely because of the specific properties that can be achieved with their production. Due to the crisis caused by the COVID-19 pandemic, there was a sharp decline in industrial production in the world, including in Croatia, so this thesis will focus on the impact of the crisis on the market of materials needed for the production of composites and the product market. Also, because of increasing emissions, the UN Sustainable Development Program aims to ensure the sustainable use of natural resources nationally and internationally, where composite materials can find their place, precisely by achieving properties that monolithic and conventional materials cannot. The ultimate goal is to gather information on the future of the production of these materials, and their contribution to the sustainable development program, as well as to research the impact of the pandemic on their production.

Suvremena restaurativna dentalna medicina bila bi nezamisliva bez kompozitnih materijala. Kompoziti se koriste za nadoknadu izgubljenog tvrdog zubnog tkiva, uslijed karijesnih lezija i trauma, za korekciju diskoloracija i morfoloških abnormalnosti, za izradu labijalnih faseta i neizravnih restauracija – inleja, onleja i overleja. Primjenjuju se i u ostalim granama dentalne medicine. Svakodnevnu uporabu kompozita omogućili su otkriće i razvoj adhezijskih sustava i polimerizacijskih uređaja. Kompozitni materijali se sastoje od organske matrice, anorganskih čestica punila te međugraničnog spojnog sredstva, uz dodatak inicijatora i inhibitora polimerizacije, stabilizatora boje i pigmenata. Postoji više klasifikacija kompozita, a najčešće korištena je ona prema kliničkoj primjeni. Razlikujemo kompozitne materijale za preventivno pečaćenje fisura i jamica, visokoviskozne kompozite koji se smatraju univerzalnim materijalima jer se koriste i u prednjem i u stražnjem segmentu, tekuće kompozite koji se koriste za minimalno invazivne preparacije i kao podloga, bulk kompozite koji se mogu postavljati u kavitet i u slojevima do 4 mm debljine, laboratorijske kompozite, kompozite za izradu bataljaka, kompozite za privremene restauracije i kompomere. Danas se na tržištu mogu naći kompozitni materijali s bioaktivnim svojstvima, koji svojim remineralizacijskim učinkom smanjuju štetne posljedice polimerizacijskog skupljanja i preveniraju nastanak sekundarnog karijesa. Cilj je u bliskoj budućnosti kreirati bioaktivni, samoadherirajući kompozitni materijal s inkorporiranim antibakterijskim sredstvima.

Polimerizacija kompozitnih materijala temeljno je i klinički značajno svojstvo koje određuje mnogobrojna fizička svojstva materijala poput čvrstoće, tvrdoće, elastičnosti, biokompatibilnosti, apsorpcije vode, hrapavosti površine i promjene boje. Postoje izravne i neizravne metode određivanja stupnja konverzije. Izravne metode temelje se na vibracijskoj spektroskopiji te izravno određuju količinu neizreagiranih C=C veza. U izravne metode pripadaju Ramanova spektroskopija te spektroskopija s Fourierovom transformacijom infracrvenog spektra (FTIR).

U procesu simuliranja interakcije elektromagnetskoga vala s kompozitnim materijalima nekom od numeričkih metoda potrebno je koristiti odgovarajuću prostornu diskretizaciju s ćelijama puno manjima od valne duljine vala i pojedinačnih ćelija koje upravo čine taj kompozitni materijal. To je redovito numerički prezahtjevno i za najsuvremenija računala pa se kod simuliranja kompozitnih materijala koristi homogenizacija. Riječ je o procesu u kojem se kompozitni materijal zamjenjuje homogenim materijalom na način da izvan materijala njegov odziv izgleda jednako kao i odziv kompozitnog materijala. Standardno se koriste geometrijski jednostavne jedinične ćelije, ali za posebna svojstva takvih materijala potrebno je koristiti i geometrijski složene ćelije kao i više različitih materijala. U sklopu diplomskog rada razvit će se baza jediničnih ćelija za koje će se pomoću procesa homogenizacije izračunati efektivni parametri te neuronska mreža koja će se trenirati na toj bazi podataka. Cilj rada je koristiti tako dobivenu neuronsku mrežu za izračun efektivnih parametara kompozitnih materijala sačinjenih od geometrijski kompleksnih jediničnih ćelija. U sklopu rada usporedit će se tako dobiveni efektivni parametri s efektivnim parametrima dobivenima homogenizacijom. In the process of simulating interaction of an electromagnetic field with composite materials, used numerical methods must be combined with special spatial discretization with triangulation cells smaller than the wavelength of the incoming wave and smaller than material unit cell. This is unumerically too demanding for the most modern computers, so homogenization procedure is used to complete this task. Homogenization is a process in which a composite material is replaced by a homogeneous material in such a way that outside the material its response looks the same as the response of the composite material. In order to get particular material response it is necessary to use geometrically complex cells as well as several different materials. Database of unit cells together with their effective parameters calculated using standard homogenization procedure will be developed, as well as a neural network that will be trained on the database. The aim of this thesis is to use the neural network to calculate the effective parameters of composite materials composed of geometrically complex unit cells. As part of the thesis, the effective parameters obtained in this way will be compared with the effective parameters obtained by standard homogenization procedure.

Inovativnim rješenjima, odnosno uporabom inovativnih materijala, nastoji se ostvariti jedan od ciljeva kojemu teže svi timovi koji su sudionici Formula Student natjecanja - smanjenje ukupne mase natjecateljskog vozila. Pogonske osovine, odnosno vratila – poluvratila, element su kod kojega je ostvariva značajna ušteda na masi prelaskom sa čelika na kompozitni materijal – ugljičnim vlaknima ojačanu smolu (eng. CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer). Analitički je, pomoću relacija koje slijede iz teorije ljusaka i mehanike kompozitnih materijala, a iz zadanih polaznih veličina, određen srednji polumjer i broj slojeva koji su potrebni da kompozitna cijev izrađena od ugljičnih vlakana (T700) i epoksidne smole (DT120) zadovoljava kriterije popuštanja karakteristične za kompozitne materijale. Fleksijska kritična brzina vrtnje također je analitički određena. Zatim je koristeći programski paket Abaqus/Standard napravljen model i provedena statička numerička analiza metodom konačnih elemenata (MKE) kojom su potvrđene analitički dobivene dimenzije cijevi. Nakon toga, analitički su određene a potom i numerički potvrđene potrebne dimenzije prirubnica – nosača tripoidnih križeva. Predstavljena su moguća rješenja spajanja cijevi i prirubnica. Odabirom lijepljenog spoja kao najpovoljnije opcije, pomoću analitičkih su izraza određene potrebne dimenzije ovog spoja i samih prirubnica, odnosno elemenata koji prenose torzijski moment sa cijevi na tripoidne križeve i obrnuto. Konačno, naprezanja u spoju također su analizirana MKE metodom koristeći programski paket Abaqus/Standard. With innovative solutions, by using innovative materials, it is tried to achieve one of the goals all teams participating in a Formula Student competition are striving for – reducing the overall mass of the competing vehicle. Propelling shafts, i.e. halfshafts, are elements that offer a significant mass reduction by altering the material they are made of from steel to a composite material – carbon fibre reinforced polymer (CFRP). Firstly, from input data, using relations based on theory of shell structures and classical lamination theory, the mean radius and the number of plies in a composite tube made of carbon fibre (T700) and epoxy resin (DT120) have been analytically determined so that the composite materials failure criteria are satisfied. Flexural critical speed has also been analytically determined. After that, using the Abaqus/Standard software, a model was created and a numerical static analysis using finite element method (FEA) was performed in order to confirm the analytically obtained results. Then dimensions of the steel adherends were analytically obtained and then numerically validated. The possible solutions for connecting the tube with adherends were presented. After choosing the adhesive joint as an optimal solution, using analytical relations, dimensions of the joint itself and the steel adherends, (i.e. the elements that are transferring the torsional load from the composite tube to the tripoid joints and vice versa) have been determined. Finally, stresses in the adhesive joints were analysed using FEA in Abaqus/Standard as well.

U predavanju su prezentirani rezultati vlastitith znanstvenih istraživanja eksperimentalnih kompozitnih materijala s bioaktivnim komponentama: amorfni kalcijev fosfat, 45S5 bioaktivno staklo, bioaktivno staklo s dodatkom fluorida.

Bušaće, teške bušaće i teške šipke uz dlijeto čine osnovni dio niza bušaćih alatki prilikom izrade bušotine. Osim standardnih čeličnih bušaćih šipki u novije vrijeme se sve više pojavljuju šipke izrađene od drugih materijala kao što su kompoziti, aluminij ili titan, ali njihova primjena u naftnoj industriji je još uvijek mala. Stoga je osnovni zadatak ovog završnog rada istaknuti prednosti i nedostatke bušaćih šipki izrađenih od kompozitnih materijala te istaknuti situacije i uvjete kada ih je poželjno koristiti.

Općenito govoreći svaki materijal koji se sastoji od dvije ili više komponenti različitih svojstava i jasne granice između komponenti može se nazivati kompozitni materijal. Dobiveni materijal ima svojstva koja se razlikuju od pojedinačnih komponenti. Sve više se koriste kompoziti na bazi biomasa ili otpadnih masa. Na taj način zadovoljava se potreba za zaštitom okoliša, zbrinjavanjem otpadnih masa, isto tako, dobiva se proizvod niske gustoće, prihvatljivih cijena, dostupan je velikoj masi ljudi, te produljuje radni vijek strojeva. U ovom radu pripremljeni su kompozitni materijali na bazi otpadne mase, miješanjem polimera, polietilen oksida (PEO) sa mljevenom raži. Pripremljena su tri uzorka, uzorak sa sitno mljevenim ljuskama i sjemenkama raži, uzorak sa srednje mljevenim ljuskama i sjemenkama raži kojem su dodani štapići stabljike raži postavljeni u jednom smjeru, te uzorak sa krupno mljevenim ljuskama i sjemenkama raži kojem su dodani štapići stabljike raži postavljeni u raznim smjerovima. U drugom dijelu eksperimentalnog dijela ispitana su osnovna svojstva materijala ; masa, debljina, gustoća, poroznost materijala, te ponašanje kompozita na mehanička djelovanja vlačnih sila pri vlačnom testu. Rezultati su pokazali da komopzit sa sitno mljevenom raži ima najbolja svojstva koja odlikuju materijale za izolaciju ; mala masa, mala debljina, mala površina, velika gustoća te mala poroznost

Tema ovog diplomskog rada je numerička analiza kompozitne konstrukcije dijela brdskog bicikla, koja će zamijeniti postojeću konstrukciju. Postojeća konstrukcija zbog svojeg oblika i vrste materijala izaziva osjećaj nesigurnosti u određenim situacijama u vožnji. U sklopu rada opisani su tipovi bicikala i razlike po kategorijama. Navedene su norme koje su propisane za ispitivanje okvira brdskih bicikala, te su proračunate sile koje djeluju na promatrani dio okvira. Uz to, opisani su postupci proizvodnje i razlike kompozitnih materijala. Također je opisan postupak proizvodnje okvira od kompozita ojačanih ugljičnim vlaknima. Nadalje, u radu je analizirana postojeća aluminijska konstrukcija te su navedena konstrukcijska ograničenja. U odnosu na postojeće stanje konstrukcije, navedena su određena poboljšanja te izrađen 3D model u programskom paketu Solidworks. Nad dobivenom CAD geometrijom proveden je numerički proračun čvrstoće u programskom paketu Abaqus. S obzirom na geometriju novog modela izvršena je analiza upotrebe različitih vrsta konačnih elemenata. Opisana je orijentacija vlakana po određenim slojevima i opterećenja na konstrukciju. Na kraju rada prikazani su rezultati za kriterije popuštanja, naprezanje i lateralni pomak, te je napravljena usporedba sa postojećom aluminijskom konstrukcijom. The subject of this thesis is numerical analysis of composite bicycle frame part, which will replace the existing part. Because of its designed shape, the current part can cause the feeling of insecurity in certain situations during the ride. Within this thesis, bicycle types and categories are described. The standards prescribed for structural testing of a mountain bike frame have been specified and the forces that act upon the part are calculated. In addition, the production processes and differences between different composite materials are also described. Also described is the complete process of manufacturing carbon composite frames. Furthermore, the existing aluminum part was analyzed and design constraints were noted. In regards to the existing state of the part, certain improvements were advised, and a 3D model was created using Solidworks software. The created CAD geometry model was imported into Abaqus software and analyzed. Different types of finite elements were used and compared in the analysis. Furthermore, the orientation of the fibers for the layers in the model are described together with loads that act upon it. At the end of the thesis, results are presented for failure criteria, strain and lateral displacement, together with a comparison between existing aluminum and new composite part.

Optimiranjem kompozitne konstrukcije moguće je postići značajno smanjenje mase konstrukcije ili bolje ponašanje konstrukcije korištenjem iste količine materijala. Čak i kada su oblik i dimenzije konstrukcije fiksni, ostaje velik broj parametara koji utjeću na ponašanje konstrukcije kao što su izbor materijala vlakana, debljine slojeva te orijentacije svakog pojedinog sloja. S druge strane, uslijed velikog broja mogučnosti prilikom oblikovanja kompozitne konstrukcije znatno se komplicira proces konstruiranja. U prošlosti često korišten pristup konstruiranju principom pokušaja i pogreške nije se pokazao veoma učinkovitim u slučajevima velikog broja varijabli koje treba uzeti u obzir. Odatle potječe interes za razvojem metoda optimiranja koje povezuju postojeće metode za analizu čvrstoće konstrukcija i optimizacijske algoritme. U ovom radu korištena je kombinacija programskih paketa Isight i Abaqus za optimiranje kompozitnog panela ojačanog uzdužnicama. Provedena je numerička analiza za više slučajeva opterećenja i više kriterija popuštanja te je za odabrane slučajeve proveden proces optimizacije. U procesu optimizacije varirane su orijentacije slojeva, broj slojeva i materijali. Kao cilj optimiranja zadano je smanjenje mase, smanjenje vrijednosti kriterija popuštanja i povečanje kritične sile izvijanja. Isight i Abaqus su povezani korištenjem Python skripti, a kao optimizacijski algoritam korišten je Isightov genetski algoritam. Pokazano je da se metoda korištena u radu uspješno može primijeniti za optimiranje kompozitnih konstrukcija. By applying the optimisation techniques it is possible to considerably decrease the weight of the structure or to obtain better mechanical properties using the same amount of material. Even when shape and dimensions of the structure are fixed, there is still large number of parameters that can impact it’s behaviour. On the other hand, vast number of possibilities considerably complicate the design process. Previously used design principle based on trial and error has shown to be of little use when it comes to high number of design variables. Because of all that, the interest is shown for development of optimisation methods which connect existing methods for structural analysis and optimisation algorithms. In this paper the combination of Isight and Abaqus software is used to optimise stringer stiffened composite panel. Numerical analysis is conducted considering several loading case and using different failure critera. Selected cases are optimised. Ply orientations, number of plies and materials are varied. Optimisation goal is minimisation of mass and failure criteria and maximisation of buckling load. Isight and Abaqus are connected through Python scripts and genetic algorithm is used for optimisation. It is shown that the method applied in this paper can be successfully used for optimisation of composite structures.

Kompozitni materijali počeli su se koristiti u stomatologiji šezdesetih godina prošloga stoljeća. Sastoje se od organske smolaste matrice i čestica anorganskog punila međusobno povezanih međugraničnim veznim sredstvom. Odlikuju ih odlična estetska i zadovoljavajuća fizičko-mehanička svojstva, stoga su prikladni materijal za restauracije u području cijeloga zubnoga luka. Stvrdnjavaju se svjetlosnom polimerizacijom, biokompatibilni su i iznimno rijetko mogu izazvati sustavne ili lokalne nuspojave. Osim u području restaurativne dentalne medicine, našli su svoju primjenu i u brojnim drugim granama. Postoji nekoliko različitih klasifikacija kompozitnih materijala, od kojih se najviše koristi ona prema količini i veličini čestica anorganskog punila. Kompozitni materijali neprestano se razvijaju. Razlikujemo materijale poput makropunjenih, mikropunjenih i hibridnih kompozita koji su nastali među prvima i danas se manje koriste. Visokoviskozni mikrohibridni i nanohibridni kompoziti, kao i tekući te debeloslojni (bulk) kompoziti koriste se najčešće. Postoje i materijali temeljeni na nekonvencionalnim monomerima uglavnom s ciljem smanjenja polimerizacijskog skupljanja, vlaknima ojačani kompoziti i kompozitni cementni sustavi. Budući da su polimerizacijsko skupljanje i stres i dalje glavni nedostaci ovih materijala, dovodeći do pojave poslijeoperativne preosjetljivosti, marginalnog diskontinuiteta i mikropropuštanja s posljedičnim zubnim obojenjem i pojavom sekundarnog karijesa, istraživanja novih materijala teku u tim, ali i u drugim smjerovima. Razvoj je usmjeren daljnjem unapređenju postojećih samoadhezivnih tekućih kompozita, kao i ostvarenju kompozitnih materijala sa samoreparacijskim, antibakterijskim i remineralizacijskim sposobnostima. The usage of composite materials in dentistry began in the sixties of the last century. They consist of an organic resin matrix and anorganic filler particles joined together by a interfacial coupling agent. They posses excellent aesthetic and sufficient physico-mechanical properties which makes them suitable as a restoration material in entire dental arch. They are cured by a light activated polymerization, biocompatible and could cause sistemic or local side effects in extremely rarely ocasions. Except in the field of restorative dentistry, they have found their aplication in many other branches as well. There are several different clasifications of composite materials, but the most used one is according to the filler amount and size of its particles. Composite materials are constantly evolving. Today there are materials like macrofilled, microfilled and hybrid composites which were among first ones and now are rarely used. Micro-hybrid and nano-hybrid composites, flowable composites and bulk composites are frequently used. There are also materials based on unconventional monomers whose purpose is mostly to prevent or decrease polymerization shrinkage, fiber reinforced composites and composite cements. Since shrinkage and stress present the main dissadvantages of composite materials relating to possible postoperative sensitivity, marginal discrepancies and microleakeage resulting in tooth discoloration and secondary caries occurance, new researches goes in those, and other directions as well. The development is focused towards further improvement of already existing self-ahesive composites, and search for materials capable of self-repairing (healing), remineralization and antibacterial action against microorganisms.

Tema diplomskog rada je određivanje svojstava kompozitnih materijala. U uvodnom dijelu objašnjeno je što su kompozitni materijali, gdje se primjenjuju i na koje načine se proizvode, nakon čega je razmotrena mikromehanika kompozitnih materijala u svrhu procjene mehaničkih svojstava kompozita ojačanih vlaknima. Objašnjene su analitičke metode mikromehanike za određivanje svojstava kompozitnih slojeva te je pomoću njih izračunat očekivani teorijski raspon vrijednosti mehaničkih svojstava, a zatim su metode međusobno uspoređene na konkretnim primjerima. U sklopu mehanike kompozitnih materijala u radu je sažeto izložena i makromehanika laminata uključujući i različite kriterije popuštanja kompozitnih materijala koji su kasnije korišteni u numeričkim simulacijama. Nastavak rada bavi se eksperimentalnim metodama određivanja mehaničkih svojstava kompozitnih materijala. Navedene su i razrađene neke norme koje se odnose na statička vlačna ispitivanja kompozitnih materijala. Također, prikazani su rezultati ispitivanja kompozitnih epruveta u statičkom vlačnom eksperimentu provedenom na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu. Zatim je provedena numerička simulacija pokusa rastezanja epruveta s ciljem verifikacije i validacije teoretskih metoda mikromehanike. Prije numeričke analize ukratko je objašnjena metoda konačnih elemenata te je provedena verifikacija konačnih elemenata na primjeru kompozitne ploče opterećene jednolikim kontinuiranim opterećenjem. Verifikacija je potrebna kako bi se odredili najprikladniji konačni elementi za numeričku simulaciju. U numeričkoj analizi korišteni su Tsai-Hill, Tsai-Wu te kriterij maksimalnih naprezanja. Najprije je provedena analiza korištenjem analitički dobivenih vrijednosti mehaničkih svojstava, a zatim eksperimentalno dobivenih. Validacija rješenja izvršena je pomoću dostupnih eksperimentalnih podataka. The subject matter of thesis is determination of properties of composite materials. The introductory part explains composite materials, their application and ways of production, and afterwards micromechanics of composite materials were considered in purpose of estimation of mechanical properties of fiber-reinforced composites. Analytical methods of micromechanics were explained and the expected theoretical ranges of mechanical properties values were calculated using those methods, and then the methods were compared to each other in examples. Within mechanics of composite materials macromechanics of laminas was briefly presented, including various failure criteria of composite materials which were later used in numerical simulations. The continuation of thesis is concerned with experimental methods for determination of mechanical properties of composite materials. Some standards refering to static tensile tests of composite materials were listed and elaborated. Also, the results of tensile test experiments conducted at the Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture in Zagreb were presented. Then, numerical simulations of tensile experiment were carried out with the purpose of verification and validation of theoretical methods of micromechanics. Before the numarical analysis itself, finite element method was explained and verificaton of finite elements was conducted on composite plate loaded with uniform continuous load example. Verification is required for determination of the most suitable finite elements for numerical analysis. Regarding numerical analysis, there were used Tsai-Hill failure criterion, Tsai-Wu failure criterion and maximum stresses failure criterion. Analysis using theoretically obtained values of mechanical properties was cunducted first and analysis using experimentally obtained properties was conducted afterwards. Validation of numerical solutions was made using avaliable experimental data.

Područja primjene kompozitnih materijala su mnogobrojna uključujući: automobilsku industriju, aeronautiku, medicinu, građevinarstvo, sport itd. U novije vrijeme istraživanja ovih materijala prvenstveno uključuju izradu biokompozita na bazi prirodnih punila (ojačanja), što rezultira prednostima poput: ekološke prihvatljivosti, dostupnosti, niske cijene, niske gustoće, niskog abrazivnog trošenja u strojevima i manje oslobađanje ugljičnog dioksida. U ovom radu pripremljeni su biokompozitni filmovi, na bazi otpadne biomase, postupkom lijevanja mješavine vodene otopine polietilen oksida (PEO) i ljuske riže (LJR). Ljuske riže su poznate po tome da kompozitnim materijalima daju bolja termoizolacijska svojstva. Rižine ljuske mljevene su u tri razine na sitno, srednje i krupno mljevene, dok su koncentracije bile od 25, 50 i 100 % u odnosu na masu polimera. Biokompozitnim materijalima ispitana su mehanička i termoizolacijska svojstva. Rezultati su pokazali da je za poboljšanje vlačne čvrstoće, dodatkom punila u matricu potrebno ostvariti jaku adheziju između matrice i punila. Manja veličina punila rezultira većom specifičnom površinom odnosno boljom interakcijom s matricom. Zbog toga je jedino kod biokompozita sa sitno mljevenim rižinim ljuskama uz povećanje punila potrebna veća maksimalna sila istezanja do pucanja za razliku od uzoraka sa srednje mljevenim i krupno mljevenim ljuskama. Dodatak krupno mljevenih rižinih ljuski rezultirao je smanjenjem otpora prolazu topline kod svih koncentracija punila. Puno veći otpor prolazu topline u odnosu na čisti PEO filma (0, 049 m2ºC/W) imaju biokompoziti sa sitno mljevenim i srednje mljevenim (najveće povećanje od 120 % kod PEO/LJR=100/25) rižinim ljuskama. Rezultati pokazuju da se smanjenjem veličine rižinih ljuski poboljšava interakcija rižinih ljuski s PEO polimernom matricom, što rezultira poboljšanjem termoizolacijskih svojstava biokompozita.

Tema ovog rada je eksperimentalno određivanje karakterističnog tlačnog i savojnog opterećenja koje dovodi do narušavanja integriteta kompozitne sendvič konstrukcije. U uvodnom dijelu ukratko je predstavljen FSB Racing Team i Formula Student natjecanja, kao i uloga kompozitnih materijala u nosivoj konstrukciji trkaćeg bolida. Prikazan je inicijalni izbor vrste ispuna i ugljičnih vlakana za monocoque šasiju električnog bolida FSB Racing Team-a predviđenog za sezonu natjecanja 2019. godine. U drugom poglavlju su opisani umetci koji imaju funkciju nošenja komponenti koje se prihvaćaju na nosivu konstrukciju bolida te su definirana konstrukcijska ograničenja koja umetci moraju podnijeti kako bi zadovoljili uvjete pravilnika po kojima se konstruira bolid Formule Student. U trećem poglavlju opisana je izrada uzoraka sendvič strukture s umetcima. U četvrtom poglavlju opisan je postupak eksperimentalnog testiranja uzoraka statičkom kidalicom Messphysik Beta 50-5 i optičkim mjernim sustavom Aramis za bezkontaktno određivanje polja pomaka i deformacija na mjestu spoja umetka i kompozitne strukture. U petom poglavlju prikazani su rezultati maksimalnih sila dobivenih pri tlačnom i savojnom opterećenju zajedno s pripadajućim poljima pomaka i deformacija. Dobiveni rezultati su uspoređeni s rezultatima norveškog tima Formula Student Revolve NTNU. Zaključci na temelju provedenih ispitivanja dani su u šestom poglavlju.

U radu je opisana prednost primjene kompozitnih materijala za izradu komponenti porivnog sustava u odnosu na druge materijale. Opisana je tehnologija izrade komponenti od kompozita primjenom metode vakuumske infuzije. Tim se postupkom dobivaju najsavršenije komponente izrađene od kompozitnih materijala, te se tako osigurava da u gotovom proizvodu ne bude sitnih mjehurića zraka koji su zarobljeni u vezivnom materijalu između ojačanja. Takođe su prikazane regresijske analize momenata uvijanja čelične i kompozitne međuosovine u odnosu na kutno ubrzanje. Međuosovina izrađena od kompozitnog materijala ima bolje karakteristike od međuosovine izrađene od čelika.

U ovom završnom radu je prikazan razvoj materijala u tri sportske discipline: Formuli 1, biciklizmu i veslanju. Prikazani su kriteriji i svojstva materijala osobito kompozitnih materijala koji nalaze najveću primjenu u natjecateljskom obliku sve tri sportske discipline. Obrađene su i tehnologije izrade sportskih rekvizita i materijali koji se koriste u pojedinim tehnologijama In this final thesis, the devolopment of materials is presented by examples in three sports disciplines: Formula 1, bycycling and rowing. The criteria and properties of materials are described, especially of composite materials, which find the greatest use in production of competition equipment for all three sports. The techologys of making sports requisites aswell as materials that are being used in each technology have also been researched and described

Akrilonitril/butadien/stiren (ABS) je jedan od najčešće korištenih polimera za 3D tisak proizvoda. Cilj ovog rada bio je optimirati svojstva polimernih materijala na osnovi ABS-a za proizvodnju mikroreaktora navedenom tehnologijom. U tu su svrhu pripremljene mješavine ABS-a s polietilenom visoke (PE-HD) i polietilenom niske gustoće (PE-LD) u različitim omjerima. Osim navedenih, ispitane su i mješavine sa silikom te titanijevim dioksidom kao punilom kako bi se dobio uvid u njihov utjecaj kao kompatibilizatora između nemješljivih polimera. Uzorci su pripremljeni umješavanjem u ekstruderu te su im određena mehanička svojstva rasteznim ispitivanjem. Mješavinama s najboljim mehaničkim svojstvima nadalje su ispitane toplinske karakteristike razlikovnom pretražnom kalorimetrijom te morfologija površine pomoću pretražnog elektronskog mikroskopa. Na temelju dobivenih rezultata zaključeno je kako dodatak polietilena ABS-u znatno mijenja njegova mehanička svojstva, prvenstveno smanjuje visoku vlačnu čvrstoću. Dodatak punila kod mješavina uglavnom djeluje povoljno na mehanička svojstva, a najbolje su rezultati pokazale mješavine s dodanih 5 % PE-LD-a, odnosno PE-HD-a. Ispitivanjem toplinskih svojstava i morfologije površine potvrđeno je kako korišteni polimeri stvaraju nemješljive sustave. Acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) is one of the most commonly used polymers for 3D printing of products. The aim of this paper was to optimize the properties of ABS based polymeric materials for 3D printing of microreactors. For this purpose, high-density polyethylene (PE-HD) and low density polyethylene (PE-LD) mixtures with ABS were prepared in different ratios. In addition to these, silica and titanium dioxide as fillers were also tested to provide an insight into their influence as a compatibilizer in blending these immiscible polymers. The samples were prepared by melt mixing in Brabender plasticoder and their mechanical properties were determined by a tensile test. The selected mixtures were further tested for thermal properties by differential scanning calorimetry and surface morphology using a scanning electron microscope. Based on the obtained results, it was concluded that the addition of polyethylene to ABS significantly alters its mechanical properties, primarily reducing the high tensile strength. The addition of filler to the blend mostly works favorably on the mechanical properties, and the best results were achieved by the blends in which 5 % PE-LD or PE-HD were added. By examining the thermal properties and surface morphology, it was confirmed that the polymers create imiscible blends.

Kompozitni materijali danas se sve više razvijaju i primjenjuju u različitim industrijama zbog svojih mnogobrojnih prednosti. Automobilska industrija jedna je od velikih potrošača polimernih kompozita zbog toga što uz dobra mehanička svojstva imaju i malu masu što pozitivno utječe na ukupno smanjenje mase vozila i bolju iskoristivost goriva. Polimerni kompoziti zadovoljavaju potrebne zahtjeve u automobilskoj industriji kao što su trajnost, čvrstoća, krutost, postojanost prema koroziji, mogućnost apsorpcije energije, smanjenje vibracija i buke. Od polimernih se kompozita, kao zamjena za konvencionalne materijale, izrađuje automobilski branik koji ima važnu ulogu pri naletu automobila na neku prepreku ili pješaka. Uloga branika je da mora što bolje apsorbirati energiju udara kako ne bi došlo do oštećenja ostalih dijelova automobila, putnika i pješaka. U radu je prikazana uloga branika u automobilima, opisani materijali i postupci prerade za proizvodnju kompozitnog branika. U eksperimentalnom dijelu rada izrađene su ispitne kompozitne ploče od različitih vrsta vlakana i smola. Provedeno je ispitivanje sile udarca na ispitne ploče primjenom dodatnog apsorbirajućeg materijala od polimerne pjene. Svrha ovog rada je ispitati kako primjena različitih kompozitnih tvorevina s različitim debljinama i gustoćama dodatnog apsorbirajućeg materijala utječe na apsorpciju udara. Composite materials are increasingly being developed and applied in different industries due to their many advantages. The auto industry is one of the major users of polymer composites because of their good mechanical properties along with a small mass that has a positive impact on total vehicle weight reduction and better fuel economy. Polymer composites meet the demands of the auto industry such as durability, strength, stiffness, corrosion resistance, energy absorption, vibration and noise reduction. Polymer composites, as a substitute for conventional materials, make a car bumper that plays an important role during car crashes with some obstacle or pedestrians. The bumper's role is that it has to absorb the shock energy more efficiently so as not to damage other parts of the car, the passengers or the pedestrians. This thesis shows the role of bumper in cars, and the materials and processes for the production of a composite bumper are described. In the experimental part, test composite plates of different types of fibers and resins were made. Testing of the impact force on the test plates was conducted using an additional polymer foam absorbing material. The purpose of this thesis is to examine how the usage of different composite structures of different additional absorbent material thicknesses and densities affects the absorption of the impact.

Smolasti kompozitni materijali, zbog mikromehaničkoga i kemijskoga vezivanja, omogućuju minimalno odstranjivanje tvrdih zubnih tkiva te mogućnost imitacije prirodnoga zuba. Najveći nedostatak kompozitnih materijala predstavlja skupljanje tijekom polimerizacije, a time nastanak rubne pukotine i složenost njegove izrade. Iz toga razloga važno je biti upoznat sa svim fazama rada i mogućnostima nastanka pogrešaka tijekom postavljanja ispuna. Lokalizirane promjene u boji i translucenciji cakline su temeljne značajke karijesne lezije. Ukoliko se inficirani dentin ne odstrani do kraja, uslijed anaerobnih uvjeta ispod ispuna, bakterije uzrokuju nastanak sekundarnoga karijesa. Oblik kaviteta se sastoji u maksimalnoj štednji zdravoga zubnog tkiva, a prati oblik koji je nastao samim karijesnim procesom. Zub i materijal koji se koriste ne smiju doći u doticaj sa slinom. Kompozitni materijali se vezuju na tvrda zubna tkiva pomoću adhezijskih sustava. Adhezija na caklinu i dentin se različito ostvaruje zbog njihove različite građe, stoga se i njihova površina različito priprema. Suvremeni adhezivni sustavi su olakšali i skratili klinički postupak te smanjili mogućnost pogreške zbog jednostavnije primjene. Kompozitni materijali se stvrdnjavaju pretvorbom monomera u polimere križnim povezivanjem pri čemu dolazi do skupljanja materijala. Stvrdnjavanje materijala započinje nakon osvjetljivanja plavim svjetlom koje emitira polimerizacijska lampa. Oblikovanje krune zuba kompozitnim materijalom se preporučuje postavljanjem u slojevima debljine najviše 2 mm. Završnom obradom ispuna sprječava se nakupljanje plaka, a pravilno izrađene aproksimalne točke moraju dozvoljavati čišćenje zubnom svilom. Due to micromechanical and chemical bonding properties, composite resins allow minimal hard tissue preparation and related imitation of a natural tooth. Polymerization shrinkage represents a major disadvantage of composite resins resulting in edge crack formation and complicated restauration procedure. For this reason, it is crucial to be highly aware of each procedure phase and the possible occurrence of a mistake. Localized changes in enamel colour and translucency are main characteristics of caries lesion. Unless infected layer of dentin is fully removed, due to anaerobic bacterial metabolism underneath the restoration, secondary caries will occur. Extension of caries lesion dictates the shape of the cavity with maximal preservation of healthy hard dental tissues. Saliva should not get in touch with the tooth and dental material. Composite resins bond to hard dental tissue by adhesive systems. Adhesion occurs differently in relation to enamel and dentin because of difference in their structure so the preparation of the surfaces is specific. Contemporary adhesive systems have simplyfied the clinical procedure making it less time consuming and thereby the posibility of a mistake is reduced. Composites set through conversion of monomers into polymers resulting in material shrinkage. The material setting is initiated with blue light from polymerization lamp. It is recommended to place composite in 2 mm thick layers. Final polishing prevents plaque retention, while adequately restored approximal contacts should allow flossing.

Razvojem novih materijala na osnovi polimera, s određenim mehaničkim i tribološkim svojstvima, dolazi do postupnog smanjenja primjene materijala na osnovi metala. Značajan razvoj dogodio se u području kompozitnih materijala, koji se često primjenjuju u svim granama industrije. Predmet rada je usporedba triboloških svojstava kompozitnih materijala s tradicionalnim metalnim materijalima u funkciji kliznog ležaja. Kompozitni ležajni materijali pripadaju skupini nelinearno elastičnih materijala, kod kojih krivulja opterećenja i rasterećenja u dijagramu naprezanje – deformacija nije polinom prvog stupnja. Strukturu kompozitnih materijala čine matrica kao što je npr. matrica od PTFE-a (politetrafloretilen) ili poliestera te ojačalo, koje povezano čine kompozit. Kompleksnost strukture kompozitnih materijala zahtjevno je opisati matematičkim modelima što otežava proračun predviđenog radnog vijeka u funkciji vremena i opterećenja. S ciljem postizanja točnijih vrijednosti predviđenog radnog vijeka kompozitnih ležajnih materijala potrebno je provesti eksperimentalno istraživanje. Rezultate eksperimentalnog mjerenja moguće je usporediti s vrijednostima dobivenim proračunom ili MKE (metoda konačnih elemenata) analizom. U okviru doktorskog rada provest će se istraživanje operetivosti kompozitnih ležajnih materijala. Development of new materials based on a polymers with certain mechanical and tribological properties, leading to a gradual reduction of materials on the metal base. A significant development occurred in the field of composite materials, which are widely used in all branches of industry. The subject of this paper is to compare the tribological properties of composite materials with traditional materials based on metal in function as slide bearing. Composite bearing materials belong to the group of non-linear materials, in which the loading and unloading curve in the stress - strain diagram is not a polynomial of the first degree. The structure of the composite material consists of fabric such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and polyester resin, which connects matrix composites in the finish product. The complexity of the composite structure is challenge to describe as mathematical model which makes it difficult for calculation of planned service life in terms of time and work load. To achieve more accurate value of the estimated working life time of the composite bearing material is necessary to conduct experimental research. The results of experimental measurements can be compared with those obtained by calculation or FEM (Finite Element Method) analysis. As part of the doctoral thesis will be carried out research of load on bearing composite material.

Svrha istraživnja bila je dokazati učinak sredstva za izbjeljivanje na promjenu mikrotvrdoće, te boje i transmisije triju različitih restaurativnih materijala te dokazati utječe li izbjeljivanje na pojačano naknadno obojenje takvih materijala. Promjene boje, transmisije i mikrotvrdoće mjerene su neposredno prije izbjeljivanja, nakon izbjeljivanja, te nakon držanja u destiliranoj vodi ili otopini čaja. Uzorci koji su izbjeljivani te neizbjeljeni uzorci koju su držani u vodi za vrijeme trajanja izbjeljivanja (kontrola) nisu pokazali veći koeficijent apsorpcije tj. nisu bolje propuštali svjetlost u odnosu na uzorke mjerene nakon polimerizacije tj. prije izbjeljivanja.Sredstva za izbjeljivanje mogu ujecati na promjenu mikrotvrdoće, boje i transmisije svjetlosti kod kompozitnih materijala i staklenoionomernih cemenata. Izbjeljeni restaurativni materijali podložni su jačoj promjeni boje nakon aplikacije sredstva za izbjeljivanje na njihovu površinu u odnosu na neizbjeljene i to kao posljedica omekšanja i povećanja površinske hrapavosti i smanjenja njihove mikrotvrdoće. Kada se odlučimo za postupak izbjeljivanja kod kuće s nižim koncentracijama sredstava za izbjeljivanja ili onome pod kontrolom stomatologa i korištenju visokih koncentracija aktivnih sredstava, potrebno je obavijestiti pacijenta o mogućnosti učinka sredstva za izbjeljivanje na promjenu boje restaurativnih materijala, pojavu pukotine kao i na površinsko omekšanje i povećanje hrapavosti te je takve ispune nakon zahvata ponekad potrebo zamijeniti. The aim of the present study was to investigate the effect of bleaching agenst on microhardness, colour change and light transmission of three different restorative materials and to demonstrate wheather bleaching can subsequently increase the coloration of such materials. Bleaching can affect the change in microhardness, colour and light transmission of composite materials and glassionomer cements. Bleached restorative materials are subject to stronger colour change after the application of bleaching agents on their surface compared to unbleached materials, as a result of softening and increased surface roughness and decrease in their microhardness. When we decide to use whitening procedure at home, with lower concentrations of bleaching agents or the one controlled by the dentist, with the use of high concentrations of active agents, it is necessary to inform the patient about the possibility of the effect of bleaching agents on colour change of restorative materials, possible crack appearance. As well as of softening and increased roughness on the surface. And such filling should sometimes be replaced after the bleaching treatment.

Svrha ovog rada je prikazati različite mogućnosti primjene vlaknima ojačanih materijala u dentalnoj medicini. Napredak tehnologije i razvoj novih materijala, posebice materijala ojačanih vlaknima, omogućio je primjenu istih u različitim područjima dentalne medicine. Posebnost i prednost vlaknima ojačanih materijala njihova su fizičko-mehanička svojstva, koja su bolja u usporedbi s klasičnim kompozitnim materijalima. Također, spomenuti materijali imaju modul elastičnosti sličan dentinu, što omogućava prirodan i ravnomjeran prijenos sila na okolna tvrda zubna tkiva, čime se mogu izbjeći katastrofalne posljedice terapijskog postupka i lomovi koji dovode do vađenja i gubitka zuba. S obzirom na važnost estetike u suvremenoj dentalnoj medicini, kako za pacijenta, tako i za kliničara, vlaknima ojačani materijali zadovoljavaju i ovaj kriterij. Mogućnosti primjene vlaknima ojačanih materijala su brojne: od izrade mostova bez preparacije ili uz minimalno invazivne preparacije u prednjoj i u stražnjoj regiji kao privremena ili trajna rješenja, izrade prefabriciranih i inidividualnih intrakanalnih kolčića koji se postavljaju kod endodontski liječenih zubi, izrade parodontoloških splintova u slučaju primarne ili sekundarne okluzalne traume zuba te posljedične boli i/ili migracije zuba tijekom funkcije do izrade fiksnih ortodontskih retainera te splintova u slučaju traume zuba, kao zamjena za dentin u slučaju opsežnog gubitka tvrdih zubnih tkiva i naročito gubitka kvržica zuba. Ovako širok spektar indikacija za primjenu vlaknima ojačanih materijala čini ih izuzetno zanimljivima za upotrebu u svakodnevnoj kliničkoj praksi

Tijekom prerade kompozitnog materijala sastavljenog od aluminijske folije oplemenjene laminiranim poliolefinskim troslojem nastaju defekti poliolefinskog trosloja kao posljedica stvaranja gela koji uvelike smanjuju kvalitetu dobivenog proizvoda. Samim time dovode do značajnih proizvodnih gubitaka jer su, uz vizualna, narušena i barijerna svojstva materijala. Navedeni kompozitni materijal se dobiva laminiranjem triju koekstrudiranih slojeva poliolefina na aluminijsku foliju. Uzroci nastajanja gela mogu biti različite prirode, kao što su neadekvatni ishodni materijali, nestručno rukovanje i skladištenje ili pak neprimjereni procesni uvjeti preradbe zbog čega nastaju i različite vrste gelova. U ovom radu provedena je toplinska analiza uzoraka poliolefinskih materijala, nastalih defekata te samog kompozitnog materijala termogravimetrijskom analizom i diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom. Također, provedena je FTIR spektroskopska analiza. Temeljem dobivenih podataka određena je vrsta nastalog gela. The emphasis of this work is investigation of defects due to the gel formation on the surface of composite material consisting of aluminium foil laminated with three layered polyolefinic film. Such defects lead to significant manufacturing losses and the visual and barrier properties of material are being disturbed as well. Mentioned composite is being manufactured by laminating of three different coextruded polyolefinic layers on aluminium foils surface. Gels forming causes are different as formed gels can vary in nature due to the usage of inadequate start materials, incompetent operation and storage or unsuitable process conditions. Thermal analysis of used polyolefinic materials as well as formed defects and composite material was performed applying thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. In addition, FTIR spectroscopic analysis was performed. Concerning the obtained results, type of formed gels was determined.

Kompozitni materijali danas predstavljaju najmodernije materijale kao alternativa konvencionalnim konstrukcijskim materijalima. Posjeduju iznimno dobra mehanička svojstva kao što su visoka specifična čvrstoća i specifična krutost. Iz tog razloga sve se više koriste u područjima sporta, pa se od njih izrađuju oplate natjecateljskih motocikala. Kriteriji koji se postavljaju na materijal oplate iznimno su visoki pa materijali koji se koriste moraju imati najbolja svojstva. U radu su opisani materijali i tehnologije korištene u proizvodnji dijelova oplate natjecateljskih motocikala. U eksperimentalnom dijelu rada izrađeni su ispitni uzorci polimernih kompozitnih materijala ojačanih različitim ojačanjima. Svrha ovog rada je upoznavanje tehnologija izrade suvremenih kompozitnih materijala i određivanje utjecaja različitih vrsta ojačanja na mehanička svojstava polimernih kompozita. Composite materials represent the current state of the art materials which serve as an alternative to conventional construction materials. They have great mechanical properties such as the high tensile strength and specific stiffness. Therefore, their application in different sports is increasing. This is also true for motorcycle racing where most of the bodyworks are made out of composite materials. Requirement levels are set high so the materials in use need to have the best possible properties. In this thesis the materials and production techniques used in producing racing motorcycle bodyworks are presented. Within the experimental part of the thesis test samples reinforced with different kind s of reinforcement materials have been made. The purpose of the thesis is to study the composite materials production processes and to determine the influence of the applied reinforcement on the mechanical properties of the polymer composite materials.

U ovom radu opisani su preduvjeti za izradu kompozitne strukture – monocoque šasije za vozilo Formule Student. Opisani su utjecajni faktori koji se odnose na pravilnik natjecanja, konstrukcijski zahtjevi koji utječu na projektiranje i izradu šasije, te je dan uvid u teoriju kompozitnih sendvič struktura, njihov proračun, materijale izrade te proizvodne postupke. U praktičnom dijelu rada izrađena su ispitna tijela materijala u skladu sa smjernicama u teorijskom dijelu, te su ispitana mehanička svojstva i analizirani su dobiveni rezultati. The work presented in this thesis is about prerequisites for design and production of carbon fiber reinforced plastic Formula Student monocoque chassis. Key factors for this kind of project are analysed, such as sandwich panel theory, choice of materials and production processes. In experimental part of this work, samples of composite sandwich panel are produced and tested according to Formula Student rules, and analysed for future progress of Formula Student project.

U radu je provedena je analiza utjecaja različitih materijalnih parametara u laminatnom materijalu, kao što su vrsta vlakana korištenih za ojačanje, te udio, debljina i raspored slojeva po visini poprečnog presjeka, na ponašanje realnih ljuskastih konstrukcija izrađenih od kompozitnih laminatnih materijala. Proračuni su izvršeni pomoću metode konačnih elemenata u programskom paketu Abaqus.

The aim of the study was to determine microhardness of high- and low-viscosity bulk-fill composite resins and compare it with conventional composite materials. Four materials of high-viscosity were tested, including three bulk-fills: QuiXfi l (QF), x-tra fil (XTF) and Tetric EvoCeram Bulk Fill (TEBCF), while nanohybrid composite GrandioSO (GSO) served as control. The other four were low-viscosity composites, three bulk-fill materials: Smart Dentin Replacement (SDR), Venus Bulk Fill (VBF) and x-tra base (XB), and conventional control material X-Flow (XF). Composite samples (n=5) were polymerized for 20 s with Bluephase G2 curing unit. Vickers hardness was used to determine microhardness of each material at the surface, and at 2-mm and 4-mm depth. GSO on average recorded significantly higher microhardness values than bulk-fill materials (p, Svrha istraživanja bila je odrediti mikrotvrdoću visoko-viskoznih i nisko-viskoznih bulk-fill kompozitnih smola i usporediti ih s konvencionalnim kompozitnim materijalima. Četiri visoko-viskozna materijala su testirana, od toga tri bulk-fill: QuiXfi l (QF), x-tra fil (XTF) i Tetric EvoCeram Bulk Fill (TEBCF); nanohibridni kompozit GrandioSO (GSO) služio je kao kontrola. Ostala četiri materijala bila su nisko-viskozna, tri bulk-fill: Smart Dentin Replacement (SDR), Venus Bulk Fill (VBF) i x-tra base (XB) te konvencionalni kontrolni materijal X-Flow (XF). Kompozitni uzorci (n=5) polimerizirani su 20 s polimerizacijskom lampom Bluephase G2. Mikrotvrdoća svakog materijala na površini te na dubini od 2 i 4 mm je određena po Vickersu. GSO je u prosjeku imao značajno više vrijednosti mikrotvrdoće od ostalih materijala (p

Tijekom prerade kompozitnog materijala sastavljenog od aluminijske folije oplemenjene laminiranim poliolefinskim troslojem nastaju defekti poliolefinskog trosloja kao posljedica stvaranja gela koji uvelike smanjuju kvalitetu dobivenog proizvoda. Samim time dovode do značajnih proizvodnih gubitaka jer su, uz vizualna, narušena i barijerna svojstva materijala. Navedeni kompozitni materijal se dobiva laminiranjem triju koekstrudiranih slojeva poliolefina na aluminijsku foliju. Uzroci nastajanja gela mogu biti različite prirode, kao što su neadekvatni ishodni materijali, nestručno rukovanje i skladištenje ili pak neprimjereni procesni uvjeti preradbe zbog čega nastaju i različite vrste gelova. U ovom radu provedena je toplinska analiza uzoraka poliolefinskih materijala, nastalih defekata te samog kompozitnog materijala termogravimetrijskom analizom i diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom. Također, provedena je FTIR spektroskopska analiza. Temeljem dobivenih podataka određena je vrsta nastalog gela.

U predavanju su prkazana sredstva koja se rabe u kliničkoj praksi za remineralizaciju tvrdih zubnih tkiva. Prikazani su klinički i znanstveni rezultati primjene različitih remineralizacijskih sredstava. U drugom dijelu predavanja kroz kliničke slučajeve objašnjene su najčešće pogreške koje nastaju u radu s kompozitnim materijalima pri restauraciji prednjih i stražnjih zubi.

Kompozitni materijali, zbog svoje relativno male toplinske vodljivosti u usporedbi s metalima, omogućavaju primjenu infracrvene termografije kao metode bez razaranja temeljene na ostvarivanju toplinskog toka putem halogenih reflektora. Metoda se temelji na praćenju odziva materijala, a samim time i anomalija u materijalu, pobuđenih toplinskim tokom. U ovom radu se primjenjuje lock-in termografija kod koje se generira periodički toplinski tok sličan sinusoidi, uz variranje dužine trajanja perioda uzbudne funkcije. U radu su opisani temelji primjene lock-in termografije te mogućnosti naknadne obrade signala. Na primjerima su prikazane mogućnosti metode detekcije anomalija kod polimernih kompozita ojačanih karbonskim vlaknima.

U radu je opisan postupak izrade bespilotne letjelice. Cilj je projektiranje bespilotne letjelice i provođenje računske potvrde o njenim performansama. Ovaj pristup omogućava studentima upoznavanje s osnovama gradnje letjelice te rješavanje konstruktivnih i aerodinamičkih problema tijekom izrade. Za izradu letjelice korištena je kompozitna struktura koja je zahtjevnija s obzirom na proces proizvodnje. Proces započinje s idejom koja se dokazuje proračunom aerodinamičkih karakteristika i osnovnih performansi zrakoplova uz testiranje prototipa. Modelom letjelice upravlja se preko radio frekvencijskog uređaja. Za pogon letjelice korišten je elektro-ventilatorski motor koji može imati sustav naknadnoga izgaranja zapaljivog plina. Za upravljanje komandnim površinama korišteni su servomotori. Dobivene performanse su zadovoljavajuće uz maksimalnu brzinu horizontalnoga leta od 25 m/s s obzirom na to da letjelica ima malu i slabu pogonsku grupu. Izračunate performanse uspoređene su s rezultatima dobivenim testiranjem slobodno letećeg modela pri čemu se uzeo u obzir faktor točnosti izrade modela.

Prilikom izrade diplomskog rada “Bezrazarajuća ultrazvučna kontrola kompozitnog materijala”, prošireno je i primjenjeno prethodno stečeno znanje o kompozitnim materijalima i bezrazarajućoj ultrazvučnoj metodi. Prvi korak je bio izrada kompozitnog uzorka u laboratoriju. Kompozitni uzorak je izrađen na način da su u teksturi namjerno simulirane greške. Namjerne greške u strukturi kompozita su izrezani komadići pluta. Materijal pluto je odabrano zbog svojih svojstava : upijanje ultrazvučnog vala te ne dozvoljava povrat signala. Postavljanjem pluta na razičite dubine simulira se delaminacija na tim dubinama. Upoznavanjem s mogućim greškama u kompozitnom materijalu, obrađena je tema nastanka i sanacije osmoze. Osmoza je proces promjena unutar trupa broda izrađenog od stakloplastike te je ujedno najveći neprijatelj vlasnika plovila. Brodovi od stakloplastike najčešće su izrađeni od staklenih vlakana koja se impregniraju poliesterskom smolom u laminate. Drugi korak je bio primjena ultrazvučnog sustava na kalibracijskim blokovima te izrađenom kompozitnom uzorku s dobro poznatim dubinama grešaka. Dobiveni sonogrami su poslužili za razumijevanje korištenja uređaja (odabir sondi) i ponašanje ultrazvuka s obzirom na ispitivani materijal (homogeni / nehomogeni, vlakno/pluto). Prethodno savladan princip rada ultrazvučnog uređaja te razumijevanje dobivenih sonograma na kompozitnom materijalu primjenjeno je na stvarne greške brodskog trupa. Uzorci oštećenja brodice fotografirani su na terenu od strane kolega s katedre za konstrukcije, FESB. Njihove fotografije i sonogrami su poslužili za razumijevanje korištenja bezrazarajuće ultrazvučne metode pri ispitivanju grešaka kod kompozitnih materijala. Ultrazvučna metoda se do sada koristila kao metoda pronalaska greške u homogenom materijalu, međutim njena primjena se proširila na izrazito nehomogene kompozitne materijale. Razrada i korištenje bezrazarajuće ultrazvučne metode bila bi od velike pomoći i važnosti za primjenu u područjima kompozitnih materijala.

Dok današnje moderno tržište automobila neprestano raste, u korak s njim raste i tržište brodova koji su specijalizirani isključivo za prijevoz automobila i drugih vozila. Budući da su takve brodske konstrukcije vrlo složene, a unaprjeđenje i kontinuirani rast kvalitete proizvoda su i više nego potrebni, potraga za inovacijama je neprekidna, pa uz nove dizajne i koncepte, jedan od načina unaprjeđenja jest i upotreba novih, različitih materijala koji dosada možda nisu pronašli svoju primjenu u brodogradnji. Dakako, kompozitni materijali već dugo vremena postoje u brodogradnji, ali uglavnom samo u proizvodnji manjih, brzih brodova poput jahti, jedrilica i sličnih brodova. Jedan novi način za primjenu kompozitnih materijala, koji imaju brojne prednosti, je taj da se koriste u izgradnji velikih trgovačkih brodova, no samo za specifične dijelove konstrukcija, koji su najčešće podvrgnuti samo lokalnim opterećenjima. U ovom radu provedena je strukturna analiza jednog takvog koncepta broda za prijevoz automobila, na lokalnom i globalnom nivou. Lokalni proračun tipičnog kompozitnog panela proveden je prema Pravilima Bureau Veritasa, uz uporebu računalnog alata Mathcad, te su rezultati uspoređeni sa lokalnim MKE modelom. Proračun globalne čvrstoće je proveden na razini MKE modela cijeloga broda, pri čemu je kao prototip korišten MKE model sličnoga broda koji je modeliran prema konvencionalnom sustavu gradnje, dostupan na FSB-u. Odziv konstrukcije je uspoređen s predloženim konceptom, i onim projektiranim u konvencionalnom sustavu gradnje. Kao alat korišten je program MAESTRO dostupan na FSB-u. While today's modern car market is constantly growing, simultaneously grows the market of ships specialized for the transportation of cars and other vehicles. Since such a ship construction is very complex, and the improvement and continuous growth of product quality are more than necessary, the search for innovation is constant, with new designs and concepts, another way to improve is the use of new, different materials that may not be so far used in shipbuilding. Certainly, composite materials have long been present in the shipbuilding industry, but mainly in the production of small, fast boats such as yachts, sailing boats and similar vessels. A new way of application of composite materials, which have many advantages, is the one used in the construction of large merchant ships, but only for specific parts of the structures, which are usually subject only to local loads. In this paper a structural analysis of such a concept of the car carrier shipwas carried out, on a local and a global level. Local calculation of typical composit panel structure was carried out under the Rules of Bureau Veritas, using the computer tool Mathcad, and results were compared with the local FEM model. Calculation of global strength is implemented at the level of the FEM model of the whole ship, where as a prototype a full ship FEM model of a similar ship, which is modeled on the conventional system of construction, available on FAMENA, was used. The response of the structure is compared with the proposed concept, and those projected in conventional system of construction. For this calculation MAESTRO software, available on the FAMENA, was used.

U ovom radu opisani su kompozitni materijali i postupciproizvodnje kompozitnih tvorevina, gdje je detaljno opisan postupak lako podtlačno injekcijsko-posredno prešanje kapljevite smole s uloženim trodimenzionalnim ojačavajućim predoblikom, e. Light Resin Transfer Moulding, kao modifikacija dosadašnjeg RTM-a. U opisu kompozitnih materijala riječ je o njihovoj definiciji, podjelama, svojstvima i primjeni. Opisani su česticama ojačani kompoziti, no naglasak je stavljen na vlaknima ojačane kompozite (svojstva, oblici vlakana, materijali vlakana, matrice – funkcija, svojstva, podjela, materijali, prednosti i nedostatci) i postupke proizvodnje vlaknima ojačanih kompozita (postupci proizvodnje s otvorenim i zatvorenim kalupom). Pod kompozitne materijale pripadaju još strukturni kompoziti (laminati i sendvič konstrukcije), ugljik/ugljik (C/C) kompoziti te hibridni kompoziti. Pri opisu postupka lakog podtlačnog injekcijskog-posrednog prešanja kapljevite smole s uloženim trodimenzionalnim ojačavajućim predoblikom – LRTM, riječ je o definiciji, primjeni, opremi, opisu postupka, te prednostima i nedostatcima. U eksperimentalnom dijelu rada opisana je proizvodnja kompozitne tvorevine pomoću postupka LRTM kroz šest koraka. Opisuju se glavna i pomoćna oprema, materijali (ojačavalo i smola), kemijska sredstva, kako se pomoću dimenzija kalupa oblikuje kroj ojačavala, vremenski interval potreban da smola ispuni kalupnu šupljinu prije nego očvrsne, itd. Nakon postupka proizvodnje, debljina stijenke kompozitne tvorevine (proizvod 2) uspoređuje se s prethodnom kompozitnom tvorevinom (proizvod 1). In this work there is a description of composite materials and methods of manufacturing composite products with accent in detail on light resin transfer moulding as a modification of the former resin transfer moulding process. In description of composite materials, it's about definitions, classifications, properties and applications. Particle reinforced composites are described, but accent is on fibre reinforced composite (properties, fibre forms, fibre materials, matrixes – function, classification, materials, advantages and disadvantages) and production processes for fibre reinforced composites (production processes with open and closed mould). Structural composites (laminates and sandwich panels), carbon/carbon (C/C) composites and hibrid composites are also part of composite materials. Light resin transfer moulding – LRTM is described through definition, application, equipment, process description, advantages and disadvantages. In experimental part of this work, LRTM proces is described in six steps through which production of a composite product is given. Main and assistant equipment, material usedas a reinforcement, chemicals, how reinforcement is being formed using mould dimensions, time interval in which resin must be vacuumed into the mould before gel phase occurs and other is described. After composite product production is over, thickness of both composite products (Product 1 and Product 2) are measured and compared.

Kompozitni materijali primjenjuju se u gotovo svim granama industrije, ponajprije zahvaljujući mogućnosti modeliranja njihovih svojstava. Tehnologije proizvodnje dijelova od polimernih kompozita uglavnom omogućuju proizvodnju dijelova na konačan oblik ili na oblik blizak konačnom što smanjuje ili čak eliminira potrebu za obradom odvajanjem čestica (OOČ). Međutim, bušenje je u većini slučajeva još uvijek neophodan postupak OOČ korišten za obradu polimernih kompozita. Bušenje se koristi za izradu provrta koji u pravilu služe za spajanje dijelova, tj. montažu. Kao najveći problem kod bušenja ističe se raslojavanje ili delaminacija. Povećani iznosi raslojavanja značajno narušavaju svojstva materijala u zoni obrade, a napredovanjem duž matrice mogu izrazito nepovoljno djelovati na statička i dinamička svojstva konstrukcije. Do sada provedena ispitivanja pokazuju da najveći utjecaj na iznos raslojavanja u zoni obrade imaju parametri obrade (brzine rezanja i posmična brzina), geometrija svrdla i istrošenost svrdla. Stoga je u ovom radu ispitan utjecaj parametara obrade i istrošenosti svrdla na raslojavanje u zoni obrade. Ispitivanje je provedeno bušenjem kompozitnih uzoraka na način da su određene kombinacije parametara obrade ponavljane više puta pri različitim stupnjevima istrošenosti svrdla. Tijekom izvođenja pokusa, kontinuirano i periodički, snimani su signali koji su kasnije obrađeni i analizirani u cilju pronalaženja značajki osjetljivih na promjene u stupnju istrošenosti alata i raslojavanje obratka. Composite materials are widely used in a number of different industries such as shipbuilding, automotive, aviation, etc. One of the main reasons for their wide application range is possibility of customizing their mechanical properties. Polymer Composites with various types of reinforcements are most commonly used types of composites. Production technology for manufacturing parts of polymer composites enables the production of parts in net shape or a near net shape form which reduces or even eliminates the need for machining. However, drilling is still commonly used for machining polymer composites, mostly for making holes that typically serve for assembly purposes. The biggest problem related to drilling is delamination. High delamination amount can significantly impair material properties around processing zone and its progression along the matrix may compromise the structural integrity. Recent research reports show that the greatest impact on delamination in processing zone have the cutting parameters (cutting speed and feed rate), tool geometry and the tool wear. In this work the influence of processing parameters and the tool wear on the delamination is examined. The experiment was conducted by drilling a composite material using standard twist drill in a way that a several combinations of cutting parameters have been repeated several times for different degrees of tool wear. During the experiment, cutting force and motor drive currents were recorded to be processed by filtering and extracting a number of features potentially sensitive to the changes in tool wear. Delamination for each hole was analyzed in order to be correlated to the cutting parameters and the wear of the tool.

Polimerni materijali obilježje su modernog doba i preduvjet brzog napretka modernih tehnologija. Njihovo svojstvo bionerazgradljivosti nije nužno nedostatak kao što se često želi prikazati i pokušava zamijeniti biorazgradljivim polimerima. Međutim, biorazgradljivi polimeri vjerojatno nikada neće uspjeti postati širokoprimjenljivi te mjesto za njih treba tražiti u specifičnim primjenama, tzv. nišama, gdje će njihova svojstva biti najbolje primjenljiva. Poli(L-laktid), (PLLA), jedan je od najviše istraživanih biorazgradljivih polimera, bilo kao komponenta polimernih mješavina, bilo kao komponenta kompozitnih materijala. Komercijalno se primjenjuju kao ambalažni materijal, u medicini, farmaciji i poljoprivredi. Iako sve do nedavno PLLA cijenom nije mogao konkurirati konvencionalnim polimerima, danas je njegova cijena tek nešto viša od cijene PET-a. Nedostatci PLLA su krtost i loša preradbena svojstva. Također, zbog male brzine nukleacije proces kristalizacije ne završava tijekom procesa preradbe pa dolazi do nepoželjne sekundarne (hladne) kristalizacije. U predavanju će biti prikazana svojstva PLLA omekšanog tributil-acetil- citratom (TBAC) te PLLA kompozita s lignoceluloznim punilom (mljevenim košticama masline određene granulacije). Rezultati istraživanja svojstava modificiranog PLLA pokazali su da nije postignuta dovoljna adhezija polimera i punila, ali punilo i omekšavalo ubrzavaju proces nukleacije tijekom hlađenja. Rezultati biorazgradnje u okolišu pokazuju da najprije počinje razgradnja omekšavala odnosno punila, što doprinosi dezintegraciji samog materijala. Međutim, u istraživanim uvjetima u okolišu PLLA ne pokazuje svojstvo biorazgradljivosti.

Tema diplomskog rada je proračun ojačanja armiranobetonskih konstrukcija s kompozitnim materijalom - polimerom ojačanim vlaknima. Rad se sastoji od dva dijela, teorijskog i praktičnog. U teorijskom dijelu pretražena je postojeća literature na temu kompozitnih materijala, konkretnije polimera ojačanih vlaknima. Također, u teorijskom dijelu opisana su svojstva pojedinih materijala od kojih je kompozit napravljen, te u konačnici kompozita u cjelosti. Nanošenje postojećih sustava i proizvodni proces industrijski proizvedenih ojačanja, te područje primjene u ovisnosti o tipu konstrukcija i vrsti konstruktivnih elemenata uz dane primjere izvedenih ojačanja polimerima ojačanim vlaknima, također je sastavni dio teorijskog dijela rada. Praktični dio rada sadrži proračun ojačanja primjenom polimernih traka ojačanih vlaknima, armirano betonske grede proizvodne hale koju je uslijed prenamjene potrebno ojačati. Proračun ojačanja napravljen je za različite trake, te je analizirano povećanje nosivosti grede za primjenjene trake.

Primjena kompozitnih materijala u zrakoplovnim konstrukcijama ističe se u raznim vrstama i kombinacijama kompozitnih materijala. Svaka vrsta zasebno ima svoje prednosti i svojstva koja ju obilježavaju te također tim istim svojstvima konkuriraju dosadašnjim konvencionalnim materijalima. U izradi strukturalnih elemenata zrakoplova kompozitni materijali omogućuju proizvodnju kompleksnih struktura i oblika, a zatim i vrlo visoke performanse tih elemenata. Upravo tim naprednim svojstvima hibridnih kompozitnih materijala omogućuje se razvoj i proizvodnja zrakoplova vrlo visokih performansi, male težine, učinkovitijih i sigurnijih zrakoplova. Danas su u zrakoplovnim konstrukcijama sve više zastupljeni kompozitni materijali. Buduća tehnologija proizvodnje kompozitnih materijala uz popraćenu standardizaciju pruža automatizirane procese proizvodnje koji svojom tehnologijom smanjuju cijene izgradnje zrakoplova kompozitnih konstrukcija. Primjer primjene kompozitnih materijala tvrtke Pipistrel na svojim zrakoplovima pokazuje sve prednosti te vrste materijala u razvoju i proizvodnji najefikasnijih i najsigurnijih zrakoplova.

Tema ovog diplomskog rada je istražiti potencijalnu primjenu otpadnog papira kao ojačala u polimernom kompozitu. Motivacija za ovaj diplomski rad je rastuća potreba za građevinskim materijalima sa zadovoljavajućim toplinskim, tj. izolacijskim svojstvima, koji nemaju visoke proizvodne troškove, te koji nemaju štetan utjecaj na okoliš. Teoretski dio rada opisuje recikliranje materijala općenito, vrste kompozitnih materijala, glavne konstituente u polimernom kompozitu s otpadnim papirom kao ojačalom i ispitivanja koja su provedena na uzorcima. U drugom, eksperimentalnom dijelu prikazan je način izrade i ispitivanje svojstva kompozitnog materijala s polimernom matricom na bazi poli(vinil-acetata) i otpadnim novinskim papirom kao ojačalom. Utvrđena je niska gustoća, visoka tlačna čvrstoća i tlačni modul elastičnosti uz dobru žilavost, najviša klasa samogasivosti, visoka tvrdoća, niska toplinska vodljivost, nizak vlačni modul elastičnosti i niska vlačna čvrstoća. Potencijalna primjena ovakvog kompozitnog materijala u obliku ploča je u građevinskoj industriji kao unutarnja zidna obloga.