Energy Conversion and Management

This study focuses on the use of car tyre waste collected at a tyre repair station in Krakow (Poland). Waste from damaged tyres is disposed of as municipal solid waste. Therefore, the management of waste tyres already shredded by pyrolysis at 500 °C has been proposed. Tyre waste was hypothesised to be converted into valuable chemical products by pyrolysis in a hybrid reactor (drop-tube–fixed-bed reactor). On a micro scale, pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry was used to analyse the pyrolysis process. It has been shown that the formation of aromatic hydrocarbons during pyrolysis clearly depends on whether the catalyst and tyre waste are mixed together or arranged in layers. Since the layered arrangement favoured the formation of hydrocarbons, such a system was used in the drop-tube–fixed-bed reactor. The high heating rate (500 °C/s) of tyre particles in the drop-tube–fixed-bed reactor at 500 °C allowed for the obtained a raw carbon black yield of 40.8 %. A similar yield of raw carbon black determined by thermogravimetric analysis for a heating rate of 0.17 °C/s) was observed at 800 °C. However, before commercial use, raw carbon black requires demineralisation because of its high ash content (approximately 50 %). The raw carbon black ash contained up to 90 % $SiO_{2}$, indicating that it could be a valuable catalyst material. Pyrolysis of tyre waste over the catalyst reduced the oxygen content in the oil and yield. The oil yields of tyre pyrolysis without a catalyst and over zeolite Y were 38 wt% and 35 wt%, respectively. The main components identified in the tyre pyrolysis gas were methane (27.6%), ethene (28.8%), and hydrogen (15.6%). The gas from catalytic pyrolysis was richer in CO and $CO_{2}$.postprin

Dydaktyk na tropie sztucznej inteligencji

OpisDlaczego sztuczna inteligencja cieszy się – jak nigdy dotąd – ogromną popularnością? Jej początki sięgają przecież lat pięćdziesiątych, lecz to właśnie teraz staje się łatwo dostępną technologią użytkową. Jest obecna w życiu prywatnym, ale także w pracy – w wielu branżach i sektorach, w tym również w sektorze edukacji. Większość z nas ma już za sobą pierwsze próby wykorzystania wirtualnych asystentów (Siri, Alexa) i czatbotów (ChatGPT, Perplexity). W powszechnym użyciu są narzędzia do przetwarzania i generowania tekstu, aplikacje do rozpoznawania, edycji i generowania obrazów czy też do personalizacji treści. Korzystamy z nich, sprawdzamy ich możliwości, efektywność czy wiarygodność otrzymanych wyników. Zastanawiamy się kiedy, do czego i w jaki sposób wykorzystać te narzędzia. “Ale… jak to działa?” Czym jest sztuczna inteligencja, sieci neuronowe, uczenie… nadzorowane i nienadzorowane? Do jakich celów mogą one służyć w sektorze edukacji? Zapraszamy na webinar, w trakcie którego nasz gość – Andrzej Brodzicki z Centrum Doskonałości Sztucznej Inteligencji AGH – odpowie nam o tym, jak działa sztuczna inteligencja. Przedstawi przykłady jej zastosowania głównie w edukacji, choć pojawi się tu również wątek medyczny i motoryzacyjny.webina

Nauka – Technika – Technologia : seria wydawnicza AGH. Tom 10

This paper is concerned with the construction of a demonstration kit to illustrate the applications of acoustic resonance-based suppressors in the context of narrowband industrial noise suppression. The kit consists of two main components – a circular waveguide and interchangeable silencer elements inserted into the waveguide channel. The functionality of the attenuators is demonstrated using an application that compares the acoustic spectrum of the signal recorded at the outlet of the waveguide without the attenuators installed and with the attenuators in place. Construction steps of the demonstration kit are presented as well as the process of optimising the geometry of the resonator dampers and the difficulties of using 3D printing in the manufacturing processes of acoustic metamaterials are presented. The possibilities of using the demonstration set in the context of teaching, science communication and tackling acoustic noise pollution were also discussed. The broad possibilities for further development of the design, particularly the potential for use in prototyping new geometries of acoustic metamaterials were also addressed.Niniejszy tekst dotyczy konstrukcji zestawu popularyzatorskiego demonstrującego zastosowania tłumików wykorzystujących rezonans akustyczny w kontekście tłumienia hałasu przemysłowego o charakterze wąskopasmowym. Zestaw składa się z dwóch głównych komponentów: falowodu o przekroju okrągłym oraz wymiennych elementów tłumika umieszczanych w kanale falowodu. Demonstracja funkcjonalności tłumików odbywa się przy użyciu opracowanej aplikacji, która porównuje widmo akustyczne sygnału zarejestrowanego na wylocie falowodu bez zamontowanych tłumików oraz z zamontowanymi tłumikami. Przedstawiono kolejne etapy konstrukcji zestawu demonstracyjnego, proces optymalizacji geometrii tłumików rezonatorowych oraz trudności w zastosowaniu druku 3D w procesach produkcyjnych metamateriałów akustycznych. Omówiono możliwości zastosowania zestawu demonstracyjnego w kontekście dydaktycznym, popularyzacji nauki oraz walki z hałasem. Poruszono także kwestię szerokich możliwości dalszego rozwoju konstrukcji, w szczególności potencjału zastosowania w prototypowaniu nowych geometrii metamateriałów akustycznych.Krakówrozdziałwersja wydawnicz

Geomatics and Environmental Engineering

High fluoride concentrations in soil, water, or air can pose serious environmental and health risks to plants, and animals. Along with other hydrochemical parameters, this study investigates fluoride concentrations in the groundwater in the Ludhiana and Amritsar districts of Punjab, India. A total of 222 water samples were uniformly collected at approximately five-kilometer intervals for hydrochemical analyses. Statistical methods such as inverse distance weighting (IDW) and correlation matrices were used to assess the fluoride distribution and its relationships with other parameters. According to WHO guidelines, most fluoride concentrations were below 0.6 ppm in Ludhiana (84.30%) and Amritsar (77.23%). Fluoride levels that were within the permissible range (0.6–1.5 ppm) were found in 15.70% of Ludhiana’s samples and 21.78% of Amritsar’s samples, only 1% of Amritsar’s samples exceeded the permissible limit (>1.5 ppm). The water quality index (WQI) analysis indicated that 0.83% of the groundwater samples from the Ludhiana district and 4.95% from the Amritsar district were unfit for consumption. This study demonstrates the importance of standardized sample collection and the use of GIS technology for comprehensive hydrochemical assessments, raising awareness and reducing health risks.Krakówwersja wydawnicz

Computer Science

In this paper, we attempt to generalize the ability to achieve quality inferences of survey data for a larger population through data augmentation and unification. Data augmentation techniques have proven effective in enhancing models’ performance by expanding the dataset’s size. We employ ML data augmentation, unification, and clustering techniques. First, we augment the limited survey data size using data augmentation technique(s). Second, we carry out data unification, followed by clustering for inferencing. We took two benchmark survey datasets to demonstrate the effectiveness of augmentation and unification. The first dataset contains information on aspiring student entrepreneurs’ characteristics, while the second dataset comprises survey data related to breast cancer. We compare the inferences drawn from the original survey data with those derived from the transformed data using the proposed scheme. The results of this study indicate that the machine learning approach, data augmentation with the unification of data followed by clustering, can be beneficial for generalizing the inferences drawn from the survey data.Krakówwersja wydawnicz

Nauka – Technika – Technologia : seria wydawnicza AGH. Tom 10

Effective and frequently used surface modification methods for polymeric materials are plasma treatment methods. They allow the selective modification of surface properties such as, for example, biocompatibility, surface roughness, surface free energy or degree of wettability, while other material characteristics remain unchanged. Changes in surface characteristics, due to the use of plasma generated, for example, by an external field at 13.56 MHz (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition technique), can result from the formation of new chemical structures in the surface layer of the material. In this study, plasmochemical modification of biomedical polymers, a semi-crystalline, thermoplastic polymer known as polyetheretherketone PEEK and polyurethane PU were carried out to improve the surface properties of these materials. The surfaces of the polymers were modified by ion etching in low - temperature plasma in an Ar, N$_{2}$, O$_{2}$ atmosphere for 900 s. The modified biopolymers were characterised in terms of chemical composition, surface morphology as well as surface free energy measurements. Changes in surface topography and an increase in roughness were observed for both materials modified in N$_{2}$ plasma. The largest increase in the polar component of the surface energy was observed for PEEK modified in oxygen plasma, for PU in Ar atmosphere.Skuteczne i często stosowane do modyfikacji powierzchni materiałów polimerowych są metody obróbki plazmowej. Pozwalają one na selektywną zmianę właściwości powierzchni, takich jak np. biokompatybilność, chropowatość, swobodna energia powierzchniowa czy stopień zwilżalności, podczas gdy pozostałe cechy materiału pozostają niezmienione. Zmiany w charakterystyce powierzchni dzięki wykorzystaniu plazmy generowanej, np. zewnętrznym polem o częstotliwości radiowej 13,56 MHz (technika radio frequency chemical vapour deposition), mogą wynikać z powstania nowych struktur chemicznych w warstwie wierzchniej materiału. Przeprowadzono modyfikację plazmochemiczną polimerów biomedycznych: półkrystalicznego, termoplastycznego polimeru znanego pod nazwą polieteroeteroketon PEEK oraz poliuretanu PU w celu zmiany i poprawy właściwości powierzchni tych materiałów. Powierzchnie polimerów zostały modyfikowane przez trawienie jonowe w plazmie niskotemperaturowej w atmosferze Ar, N$_{2}$, O$_{2}$ przez 900 s. Modyfikowane biopolimery scharakteryzowano pod względem składu chemicznego i morfologii powierzchni. Wykonano również pomiary swobodnej energii powierzchniowej. Zmiany w topografii powierzchni i zwiększenie nierówności zaobserwowano dla obu materiałów modyfikowanych w plazmie N$_{2}$. Największy wzrost składowej polarnej energii powierzchniowej obserwowano w przypadku PEEK modyfikowanego w plazmie tlenowej, zaś w przypadku PU – w atmosferze Ar.Krakówrozdziałwersja wydawnicz

Computer Methods in Materials Science

The article describes a functionally graded porous material in an application for sandwich beams. The bending and vibration behaviors of this structure are studied using the finite element method based on a simple beam model. The influences of some parameters, e.g., the porosity factor or the exponent graded, are also studied in this article. Finally, the numerical results are presented with some discussion.Krakówwersja wydawnicz

Energetyka Rozproszona

The aim of the NEEST project is to support Polish cities in their transformation towards net-zero emissions by developing model solutions. As part of the project, selected urban quarters were subject to a detailed 3D scan, and digital models of buildings and their surroundings were created. The development of so-called “technology baskets,” which are sets of renewable energy technologies that provide: heating, cooling, and electricity for different types of buildings, also played a key role. The article describes the methods used to select urban areas, the subsequent stages of the project, and the City Energy System Simulator (SSEM) tool, which could be used as an aid in designing a energy transformation for other cities in Poland.Celem projektu NEEST jest wspieranie polskich miast w procesie ich transformacji w kierunku zeroemisyjności poprzez opracowanie modelowych rozwiązań transformacji energetycznej (TE) kwartałów zabudowy zlokalizowanych w pięciu ośrodkach. W ramach projektu wybrano kwartały miejskie, w których przeprowadzono szczegółowe skanowanie 3D oraz stworzono cyfrowe modele budynków i otoczenia. Kluczową rolę w przygotowywaniu koncepcji TE odegrało również opracowanie tzw. koszyków technologicznych, czyli zestawów możliwych do użycia technologii OZE zapewniających ciepło, chłód oraz energię elektryczną dla różnych typów budynków. W artykule opisano zastosowane metody selekcji obszarów miejskich, kolejne etapy prac projektowych oraz narzędzie Symulator Systemu Energetycznego Miasta (SSEM), które będzie mogło służyć jako pomoc przy projektowaniu transformacji innych miast w Polsce.Krakówwersja wydawnicz

Nauka – Technika – Technologia : seria wydawnicza AGH. Tom 9

The advent of 3D printing technology in the prosthetics sector makes it possible to accurately reproduce a patient’s specific case of missing teeth, without generating material waste. Due to its precision and accuracy, the technique of selective fusion of metal powders DLMS (direct metal laser sintering) is increasingly being used. The research that was carried out within the scope of the presented work consisted in the evaluation of the influence of 3D printing parameter variation and heat treatment on the properties of a dental Co-Cr alloy with tungsten and molybdenum micro-additives. The metallic specimens used in the study were fabricated in the prosthetic laboratory by a dental technician using DMLS technology from Ador’s Co-Cr-W-Mo Adorbond CC metallic powder with a variable 3D printing parameter, i.e. layer printing thicknesses of 20 μm and 30 μm, respectively. The samples were then heat treated (annealed at 1150°C for 1 h). In this study, microstructural analysis using light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM) was compared and performed along with microanalysis of the chemical composition using energy-dispersive spectroscopy (EDS) for all the tested samples produced with print layer thicknesses of 20 and 30 μm before and after heat treatment.Zastosowanie technologii druku 3D w sektorze protetycznym umożliwia dokładne odwzorowanie konkretnego przypadku braków uzębienia u pacjenta bez generowania odpadów materiałowych. Dzięki precyzji i dokładności coraz częściej stosowana jest technika selektywnego stapiania proszków metali DLMS (direct metal laser sintering). Badania naukowe wykonane w ramach prezentowanej pracy polegały na ocenie wpływu zmienności grubości warstwy drukowanych próbek (odpowiednio 20 μm i 30 μm) oraz późniejszej obróbki cieplnej na własności dentystycznego stopu Co-Cr z mikrododatkami wolframu i molibdenu. Wykorzystane do badań próbki metaliczne zostały wykonane w pracowni protetycznej przez technika protetyka w technologii DMLS z proszku metalicznego Co-Cr-W-Mo Adorbond CC firmy Ador ze zmiennym parametrem druku 3D, tj. wysokością druku warstwy odpowiednio 20 μm i 30 μm. Kolejno próbki zostały poddane obróbce cieplnej (wyżarzaniu w 1150°C przez 1 h). W pracy dokonano analizy porównawczej badanych próbek otrzymanych techniką addytywną (DLMS) z grubością warstwy druku 20 μm i 30 μm przed obróbką cieplną i po niej. Badania wykonano z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej (LM) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) wraz z mikroanalizą składu chemicznego z zastosowaniem spektroskopii energodyspersyjnej (EDS), dodatkowo badania uzupełniono o pomiary twardości.Krakówrozdziałwersja wydawnicz

Computer Methods in Materials Science

The article concerns the use of the results of numerical simulations, primarily for the detection of defects in forged products identified at various stages, along with the analysis of the geometry of forgings and the way in which the material flows in tools. The work presents the results of measurements and analyses using numerical modelling based on computational packages dedicated to forging processes such as: QForm, Forge, etc., which are equipped with special functions that significantly facilitate analyses by both technicians and designers. These functions include: contact of the deformed material with the tool, flow line distribution, “trap” or “fold” functions for detecting forging defects, as well as other technological parameters and physical sizes, which are crucial in the case of a comprehensive analysis of the industrial die forging process. The novelty of the work is the presentation of the possibility of simultaneously combining many different non-destructive techniques and methods, e.g. results of FE simulations with 3D reverse scanning, minimizing interference in the industrial process. The research carried out allows for the thorough and rapid analysis of the correctness of the deformation of the forging material for selected forging processes, along with the presentation of methods for their prevention and solving vaKrakówwersja wydawnicz