Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχαν. (ΔΔ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
- ItemOpen AccessΠοσοτικοποίηση της βλάβης διάβρωσης του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος πριν και μετά την ψηγματοβολή και πρόταση καθιέρωσης ενός δείκτη ποιότητας χάλυβα σε βάθος χρόνου(2022-11-16)Παρότι είναι γνωστό ότι το κτηριακό απόθεμα παράκτιων περιοχών υποφέρει από προβλήματα ανθεκτικότητας, μόλις τις τελευταίες δεκαετίες η επιστημονική κοινότητα συνέδεσε συστηματικότερα τα φαινόμενα πρόωρης υποβάθμισης της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος και της πρόωρης γήρανσης του κτηριακού αποθέματος με τη διάβρωση του χάλυβα οπλισμού. Στην περίπτωση δε των σεισμογόνων περιοχών, η συνδυασμένη δράση του παράκτιου περιβάλλοντος και των σεισμικών δράσεων επιτείνει περαιτέρω τα φαινόμενα υποβάθμισης των κατασκευών. Εντούτοις, έως και σήμερα, η συγκεκριμένη αυτή δράση δεν έχει ποσοτικοποιηθεί, γεγονός που συνιστά έλλειμμα στην αποτίμηση της δομικής επάρκειας στοιχείων υφιστάμενων κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα. Το έλλειμμα ποσοτικοποίησης της διάβρωσης και του ιστορικού φόρτισης (λόγω σεισμικών δράσεων) ως παράγοντες υποβάθμισης του χάλυβα οπλισμού και η σύνδεση με τη φαινόμενη πρόωρη υποβάθμιση των δομικών στοιχείων υφιστάμενων κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα, αποτελεί τη βάση της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Υπό αυτό το πρίσμα, πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη μελέτη των συνεπειών της διάβρωσης του χάλυβα οπλισμού, η οποία εκτείνεται σε δύο άξονες : στη μηχανική απόκριση του διαβρωμένου χάλυβα υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση και στους τρόπους βελτίωσης της μηχανικής συμπεριφοράς του χάλυβα, όπως η ψηγματοβολή, και ακολούθως η πρόταση ενός δυναμικού δείκτη ποιότητας του χάλυβα σε βάθος χρόνου. Oι σεισμικές φορτίσεις επί των κατασκευών και ειδικότερα επί του χάλυβα οπλισμού, είναι γνωστό ότι προσομοιώνονται με φορτίσεις ολιγοκυκλικής κόπωσης. Συνεπώς, τόσο τα φαινόμενα κόπωσης όσο και τα φαινόμενα διάβρωσης υποβαθμίζουν με το χρόνο το υστερητικό μοντέλο τάσεων – παραμορφώσεων του χάλυβα, με αποτέλεσμα την ταχύτερη μείωση της διάρκειας ζωής των δομικών στοιχείων υφιστάμενων (παλαιών) κατασκευών. Οι ισχύοντες κανονισμοί, ωστόσο, εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν τις σεισμικές δράσεις μεμονωμένα ως μία μέγιστη «καταπόνηση» (δύναμη, παραμόρφωση) και όχι ως ακολουθία σεισμικών συμβάντων, αγνοώντας έτσι την επιρροή της συσσώρευσης βλάβης λόγω κόπωσης και οδηγώντας κατ’ αυτόν τον τρόπο σε αβεβαιότητες σχετικά με τα πραγματικά ενεργειακά αποθέματα του χάλυβα. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, εξετάστηκε η συμπεριφορά δύο υποστυλωμάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα υπό δυναμική καταπόνηση (επαναλαμβανόμενες φορτίσεις σταδιακά αυξανόμενες), πριν και μετά τη διάβρωση. Με την ολοκλήρωση της δυναμικής φόρτισης, η μηχανική απόδοση του διαβρωμένου υποστυλώματος Ο/Σ τόσο ως προς την αντοχή όσο και ως προς την πλαστιμότητά του, παρουσιάστηκε σαφώς υποβαθμισμένη. Επεκτείνοντας τη μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς του εγκιβωτισμένου (διαβρωμένου) χάλυβα οπλισμού, εξετάστηκε η μη γραμμική υστερητική του συμπεριφορά, πραγματοποιώντας αναλύσεις της σεισμικής απόκρισής του. Στη συνέχεια, παρουσιάστηκαν μοντέλα πρόβλεψης της διάρκειας ζωής του χάλυβα για διαφορετικά επίπεδα διάβρωσης καθώς και μοντέλα πρόβλεψης των υστερητικών βρόγχων διαβρωμένων ράβδων οπλισμού που υπόκεινται σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Τα προτεινόμενα μοντέλα που προσομοιώνουν την ανακυκλιζόμενη συμπεριφορά του χάλυβα (διαβρωμένου και μη), βρίσκονται σε καλή συμφωνία με τα πειραματικά αποτελέσματα, τόσο ως προς τη φέρουσα ικανότητα όσον και προς τη διάρκεια ζωής του. Άξιο αναφοράς είναι ότι το ιστορικό (της σεισμικής) φόρτισης, επέφερε εντονότερη υποβάθμιση στο υποστύλωμα έναντι του διαβρωτικού παράγοντα (για μέση απώλεια μάζας 14%-21%). Πραγματοποιήθηκε επίσης μελέτη της επίδρασης της μικροδομής του χάλυβα οπλισμού στη μηχανική του απόκριση τόσο σε μονοτονική όσο και σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση, σε ράβδους χάλυβα οπλισμού διαφορετικών κατηγοριών: του παραδοσιακού χάλυβα Tempcore B και ενός υβριδικού Dual Phase F. Για την εργαστηριακή μελέτη του διαβρωτικού φαινομένου, υιοθετήθηκε η επιταχυνόμενη μέθοδος της ηλεκτροδιάβρωσης, μέσω επιβολής σταθερής πυκνότητας ρεύματος στο χάλυβα οπλισμού των δοκιμίων, για διαφορετικούς χρόνους έκθεσης. Το σύνολο των δοκιμίων υποβλήθηκε σε μηχανικές δοκιμές εφελκυσμού και ολιγοκυκλικής κόπωσης, σε δύο διαφορετικά εύρη παραμόρφωσης, ± 2.5% και ± 4.0%. Τα αποτελέσματα των μηχανικών δοκιμών έδειξαν διαφοροποίηση της ωφέλιμης διάρκειας ζωής μεταξύ των δύο κατηγοριών χάλυβα, γεγονός που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω μελέτη καθώς ο υβριδικός χάλυβας κατηγορίας Dual Phase F (παρότι χαμηλότερης κλάσης), κατέγραψε υψηλότερες επιδόσεις ως προς τη διάρκεια ζωής του. Με στόχο την αξιολόγηση και σύγκριση των δύο κατηγοριών χάλυβα συνδυάζοντας τόσο τις ιδιότητες αντοχής όσο και ολκιμότητας, εισήχθη η έννοια ενός δυναμικού δείκτη ποιότητας QF. Από τη σύγκριση προέκυψε συμφωνία αποτελεσμάτων του δυναμικού δείκτη ποιότητας με τα πειραματικά αποτελέσματα καθώς ο υβριδικός χάλυβας κατηγορίας Dual Phase F έδειξε βελτιωμένη μηχανική απόδοση σε βάθος χρόνου. Μελετώντας τη μηχανική απόδοση του χάλυβα, σε μονοτονική και σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση, εξετάστηκε εκτενώς η επίδραση της διαδικασίας του καθαρισμού μέσω ψηγματοβολής, πριν και μετά τη διάβρωση. Το πρώτο στάδιο της συγκεκριμένης μελέτης αφορούσε στην επίδραση της διαδικασίας καθαρισμού μέσω ψηγματοβολής με κορούνδιο συνδυαστικά με αυτή της επικάλυψης με (ψεκαζόμενο) κράμα ψευδαργύρου – αλουμινίου 15% κατά βάρος (Zn85Al15) σε ράβδους χάλυβα οπλισμού στη βλάβη διάβρωσης και τη μηχανική απόκριση σε μονοτονική φόρτιση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εν θερμώ επικάλυψη προσφέρει ικανοποιητική αντίσταση στη διάβρωση και αξιοσημείωτη σταθερότητα στη μηχανική απόδοση του χάλυβα οπλισμού. Επιπλέον, αποδείχτηκε ότι η βέλτιστη επιλογή αποξεστικού μέσου και ο βέλτιστος βαθμός καθαρότητας στη διαδικασία της ψηγματοβολής, αφενός βελτιώνουν τις ιδιότητες ολκιμότητας του χάλυβα οπλισμού, αφετέρου, εξασφαλίζουν μια χρονική παράταση στην εκκίνηση της διάβρωσης. Σε συνέχεια των ανωτέρω ενθαρρυντικών αποτελεσμάτων της ευεργετικής επίδρασης της ψηγματοβολής υπό μονοτονική φόρτιση και με δεδομένο ότι η συμβολή των κοπωτικών φορτίσεων στη συσσώρευση βλάβης εξαρτάται από το εύρος παραμόρφωσης, πραγματοποιήθηκε σε δεύτερο στάδιο εκτεταμένη πειραματική μελέτη η οποία αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στη διερεύνηση της επιρροής της ψηγματοβολής σε ράβδους χάλυβα οπλισμού υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση, σε όρους ενέργειας. Εξετάζοντας τα πειραματικά αποτελέσματα των δοκιμών ολιγοκυκλικής κόπωσης σε διαφορετικά εύρη παραμόρφωσης, αποδείχθηκε ότι ο καθαρισμός μέσω της συγκεκριμένης διαδικασίας ψηγματοβολής βελτιώνει τη διάρκεια ζωής του χάλυβα οπλισμού, γεγονός που αποτυπώθηκε με τις καταγραφείσες επαυξημένες τιμές του αριθμού κύκλων φόρτισης στα επιβληθέντα εύρη παραμόρφωσης. Αξιοποιώντας εκ νέου τον ήδη προταθέντα δυναμικό δείκτη ποιότητας QF , επιβεβαιώθηκε η υπεροχή της μηχανικής απόδοσης των ψηγματοβολημένων δοκιμίων σε βάθος χρόνου.
- ItemOpen AccessΜελέτη φαινομένου αστικής θερμικής νησίδας, στη πόλη της Καλαμάτας - επίδραση στην ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων(2022-12-06)Η Αστική Θερμική Νησίδα (ΑΘΝ) είναι το φαινόμενο εκείνο κατά το οποίο οι θερμοκρασίες αέρα, των αστικών περιοχών, εμφανίζονται να είναι υψηλότερες από τις αντίστοιχες των περιαστικών και αγροτικών περιοχών. Η αστική θερμική νησίδα θεωρείται ως το πιο γνωστό αποτέλεσμα της επέμβασης του ανθρώπου στο κλίμα και οφείλεται κυρίως στην αστικοποίηση. Η εμφάνιση της ΑΘΝ συνδέεται άμεσα με τις συνθήκες θερμικής άνεσης στις πόλεις και με την υγεία των ανθρώπων. Επιδρά στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη των κτιρίων, επηρεάζει τις δραστηριότητες των ανθρώπων και επιφέρει οικονομικές επιπτώσεις. Βασικοί σκοποί τις παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι: α) η μελέτη του φαινομένου της ΑΘΝ στην παραλιακή πόλη της Καλαμάτας, β) ο προσδιορισμός της έντασης της ΑΘΝ, γ) η μελέτη της ανθρώπινης θερμικής «άνεσης» σε εξωτερικό χώρο στις αστικές, περιαστικές και αγροτικές περιοχές, δ) ο προσδιορισμός των βαθμοωρών θέρμανσης και ψύξης, καθώς και ε) η επίδραση της ΑΘΝ στις ενεργειακές καταναλώσεις των κτιρίων. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχτηκε ένα δίκτυο 11 μετρητικών σταθμών εντός και πέριξ του αστικού ιστού. Επιπλέον, τοποθετήθηκαν 2 ακόμη μετρητικοί σταθμοί σε δύο αγροτικές περιοχές, στην ενδοχώρα και κοντά στη θάλασσα. Οι μετρητικοί σταθμοί κατέγραφαν την θερμοκρασία αέρα καθώς και την σχετική υγρασία, ανά δεκάλεπτο, για δύο συναπτά έτη, 2019 και 2020. Για κάθε θέση των μετρητικών σταθμών προσδιορίστηκε, σε ακτίνα 200μ, το ποσοστό πρασίνου, υπολογίζοντας τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης NDVI. Για την ανάλυση της ΑΘΝ θεωρήθηκαν οι μήνες Ιούνιος, Ιούλιος, Αύγουστος και Σεπτέμβριος για τα έτη 2019 και 2020 και μελετήθηκαν α) οι μέσες μηνιαίες ολοήμερες (ολόκληρου του 24ωρου) θερμοκρασίες αέρα (Tmean-24h), β) οι μέσες μηνιαίες ημερήσιες (07:00 έως 21:00) θερμοκρασίες αέρα (Tdaytime), γ) οι μέσες μηνιαίες νυκτερινές (22:00 έως 06:00) θερμοκρασίες αέρα (Tnighttime), δ) οι μέσες μηνιαίες μέγιστες (Tmax-24h) και ε) ελάχιστες (Tmin-24h) θερμοκρασίες αέρα. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν είναι ότι κατά τους μήνες Ιούνιο έως και Σεπτέμβριο, αναπτύσσεται ΑΘΝ αλλά το φαινόμενο δεν είναι πολύ έντονο. Η μέγιστη μέση ωριαία παρατηρούμενη Ένταση Αστικής Θερμικής Νησίδας (ΕΑΘΝ) υπολογίστηκε στους 6.45°C και 6.69°C, τον Σεπτέμβριο του 2019 και του 2020, αντίστοιχα, μεταξύ της αστικής περιοχής και της αγροτικής περιοχής στην ενδοχώρα. Μελετήθηκαν επίσης, οι συνθήκες θερμικής άνεσης σε εξωτερικό χώρο χρησιμοποιώντας τον βιοκλιματικό δείκτη θερμικής άνεσης Humidex (H) και τον δείκτη Heat Index (ΗΙ). Συνθήκες θερμικής δυσφορίας παρατηρήθηκαν κυρίως κατά την διάρκεια της ημέρας και πολύ λιγότερο το βράδυ, με μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης, το διάστημα από 3:00μμ έως και 4:00μμ. Ο δυσμενέστερος μήνας εμφανίζεται να είναι ο Αύγουστος με τις μεγαλύτερες συχνότητες εμφάνισης επικίνδυνων συνθηκών θερμικής δυσφορίας. Με την χρήση του λογισμικού Design Builder / Energy Plus πραγματοποιήθηκαν εξομοιώσεις για ένα τυπικό κτίριο τριών επιπέδων (με κατάστημα στο ισόγειο και κατοικίες στους δύο υπέργειους ορόφους) το οποίο συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ). Θεωρήθηκε ότι το κτίριο έχει ανεγερθεί σε κάθε μία διαφορετική θέση όπου έχει τοποθετηθεί μετρητικός σταθμός. Οι ενεργειακές καταναλώσεις για θέρμανση και ψύξη προσδιορίστηκαν από τις εξομοιώσεις. Οι ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση είναι ~23% μειωμένες στον αστικό ιστό (αντίστοιχα, οι βαθμοώρες θέρμανσης είναι μειωμένες κατά ~24%) συγκριτικά με την μέση τιμή των αγροτικών περιοχών ενώ οι ανάγκες σε ψύξη είναι υψηλότερες κατά ~8.5% (και κατά ~22% οι βαθμοώρες ψύξης). Η πρωτοτυπία της διδακτορικής διατριβής έγκειται στο γεγονός ότι το φαινόμενο της ΑΘΝ μελετήθηκε, σε συνδυασμό με την θερμική άνεση σε εξωτερικό χώρο και τις ενεργειακές καταναλώσεις των κτιρίων, σε μία μικρού μεγέθους παραλιακή πόλη της Μεσογείου, την Καλαμάτα. Ανάλογα δεδομένα για την συγκεκριμένη περιοχή δεν υπήρχαν μέχρι τώρα. Η συνδυασμένη ανάλυση και το πλήθος των στοιχείων που παρουσιάζονται, όπως τα αναλυτικά χαρακτηριστικά κάθε περιοχής, δίνουν την δυνατότητα για περαιτέρω ανάλυση του φαινομένου της ΑΘΝ και την ανάπτυξη στρατηγικών περιορισμού της σε μικρές παράκτιες Μεσογειακές πόλεις. Αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία, δεδομένου ότι η Μεσόγειος ανήκει στις περισσότερο πληττόμενες, από τη κλιματική αλλαγή, περιοχές.
- ItemOpen AccessMulti-fidelity multidisciplinary design & optimization of composite materials aircraft wings(2022-11-21)The resilient and flourishing air travel demand is expected to pose severe environmental threats in the foreseeable future, stressing the need for novel, more sustainable and efficient airframe designs. Towards the realization of this goal, the introduction of high-aspect ratio wing configurations offers enhanced aerodynamic efficiency through induced drag reduction mechanisms, with further performance gains, mainly in terms of structural mass, being attainable via composite materials airframes. Nevertheless, such configurations are prone to undesired phenomena such as geometric nonlinearities and aeroelastic couplings due to elevated flexibility, rendering the design and optimization of such airframes extremely intricate and often prohibitive in terms of computational cost. Low-fidelity tools, often preferred on the early design stages, accelerate the design process, albeit suffering from reduced accuracy and ability to capture higher-order phenomena. Contrastingly, high-fidelity computational methods incur excessive computational cost and are therefore utilized at the latter, detailed design stages. There arises, therefore, on one hand the need for the development of more efficient, rapid yet accurate low-fidelity numerical tools as well as for a combination of the various fidelities involved in the design process in a cost-effective manner, aiming at driving the design towards optimal configurations without significant performance losses. In our approach, a novel optimization framework, utilizing low-cost numerical tools for sizing contemporary composite materials aircraft wings subject to stiffness, strength and dynamic aeroelastic constraints for the conceptual design stage is initially provided. The structural representation of the numerical model is based on the well-established equivalent-plate methodology, capable of reducing the size and computational cost of the associated problem. An equivalent-plate model of a modern transport aircraft wing is developed and compared to its equivalent 3D Finite Element Method model. Results, by means of natural frequencies and modes, indicate excellent accordance between the numerical models. An efficient optimization framework is then presented, with the ply thicknesses of a baseline lay-up being assigned as design variables. The developed framework succeeds to guide the mass of the wing to a minimum while satisfying the constraints under a critical loading scenario. Optimal lay-ups for the skins, spar webs and ribs as well as spar and rib caps dimensions are obtained. The presented optimization framework, exhibiting high accuracy and efficiency, constitutes a robust numerical tool for the early design stages of composite aircraft wings. Moving on, variable fidelity aerodynamic, structural as well as fluid-structure interaction analyses are conducted in order to shed light on their effect on the structural response of a high-aspect ratio composite materials reference wing. A multi-fidelity optimization framework, combining low and high-fidelity tools in a sequential manner, is then proposed, aiming at attaining a minimum mass configuration subject to multidisciplinary design constraints. Optimal lay-ups for all of the components are obtained. The panel buckling phenomenon was deemed critical to the particular design. As demonstrated, reasonable mass reduction was obtained for a future aircraft wing configuration. Furthermore, a surrogate-based optimization framework is also constructed, aiming on the one hand to explore possible mass gains through inclusion of the static aeroelastic response, while reducing the computational cost. Convergence plots as well as the thickness distribution for each component of the wing are presented. As a conclusion, the findings of this thesis are summarized along with suggestions for future work.
- ItemEmbargoΔιερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς καρκινικών κυττάρων και συσχέτιση με το μεταστατικό τους δυναμικό πριν και μετά τη χορήγηση χημειοθεραπευτικών παραγόντωνΗ μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των καρκινικών κυττάρων μπορεί να συμβάλει στην κατανόηση της παθογένειας που οδηγεί στην κακοήθεια. Η εμφάνιση και η εξέλιξη του καρκίνου, συνδέεται έντονα με τη χαλάρωση των δυνάμεων προσκόλλησης μεταξύ των καρκινικών κυττάρων, διευκολύνοντας έτσι την αδιάλειπτη αποκόλληση από την εξωκυττάρια μήτρα (ECM) και εκ νέου προσκόλληση σε αυτήν, προκειμένου το καρκινικό κύτταρο να κινηθεί προς την κατεύθυνση της μετάστασης. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα καρκινικά κύτταρα υφίστανται μηχανικές καταπονήσεις και ανταποκρίνονται με παραμόρφωση της ολικής εσωτερικής δομής τους και μεμβράνης, ενώ προκαλούνται προεξοχές καθώς εισβάλουν στους γειτονικούς ιστούς. Η κυτταρική απόκριση στις μηχανικές δυνάμεις σχετίζεται εγγενώς με την αναδιοργάνωση του κυτταροσκελετού, τη διάχυση των συνδέσεων κυττάρου-κυττάρου και την προσκόλληση στο μικροπεριβάλλον της ECM. Επιπλέον, ο ρόλος των πρωτεϊνών εστιακής προσκόλλησης και ιδιαίτερα ο ρόλος της βινκουλίνης στην κυτταρική προσκόλληση και αποκόλληση κατά τη μετανάστευση είναι κρίσιμος, υποδεικνύοντας τις σθεναρές συνδέσεις κυττάρου-ECM που ευνοούν ή αναστέλλουν το μεταστατικό γεγογονός. Η εμβιομηχανική ανάλυση αυτών των αλληλουχιών των γεγονότων μπορεί να αποσαφηνίσει την εξέλιξη του όγκου και τη δυνατότητα των καρκινικών κυττάρων προς μετανάστευση και μετάσταση. Στο πρώτο μέρος της παρούσης μελέτης, διερευνήθηκε η μηχανική συμπεριφορά των αιωρούμενων και προσκολλημένων καρκινικών κυττάρων του μαστού μέσω της μεθόδου της μικροπιπέτας με ιδιαίτερη έμφαση στη σύγκριση της κυτταρικής δυσκαμψίας και των ιξωδοελαστικών παραμέτρων ορμονοεξαρτώμενου τύπου καρκίνου ( ER+), MCF-7, καθώς και καρκινικών κυττάρων που εκφράζουν τον επιδερμικό αυξητικό παράγοντα 2 (HER2+), SKBR-3 πριν και μετά τη θεραπεία με ταμοξιφαίνη και τραστουζουμάμπη, αντίστοιχα. Οι αλλαγές των μηχανικών παραμέτρων έδειξαν σημαντική αύξηση της δυσκαμψίας των κυττάρων, ειδικά μετά τη θεραπεία με τραστουζουμάμπη και αλλαγές στις ιξωδοελαστικές παραμέτρους και στις δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές μετά τη θεραπεία. Σύμφωνα με την ανάλυση ανοσοφθορισμού, η αυξημένη δυσκαμψία των κυττάρων αντιστοιχούσε στην αναδιαμόρφωση της F-ακτίνης, η οποία βρέθηκε συγκεντρωμένη περιφερειακά στη μεμβράνη των κυττάρων που έλαβαν αγωγή με ταμοξιφαίνη και περιπυρηνικά συσσωρευμένη στον κυτταροσκελετό καρκινικών κυττάρων που έχει υποστεί θεραπεία με τραστουζουμάμπη, υποδηλώνοντας μειωμένη πιθανότητα κυτταρικής παραμόρφωσης και κινητικότητας. Επιπλέον, αυτά τα αποτελέσματα ήταν σύμφωνα με τη μελέτη της συλλογικής και μονήρους μετανάστευσης μέσω δοκιμασιών επούλωσης τραύματος δι’αμυχής και θαλάμου Boyden αντίστοιχα, όπου βρέθηκε ότι η πιθανότητα μετανάστευσης μειώθηκε σημαντικά μετά τη θεραπεία. Κατά συνέπεια, αυτά τα ευρήματα οδηγούν σε αυξημένο ενδιαφέρον για την κυτταρομηχανική του καρκίνου μετά από θεραπεία με αντικαρκινικούς παράγοντες, κυρίως στην κατανόηση της επίδρασης των αλλαγών των μηχανικών ιδιοτήτων στην πιθανότητα αλλαγής στο μεταστατικό δυναμικό. Στο δεύτερο μέρος αυτής της μελέτης, εκτιμήθηκε η αξιολόγηση του ρυθμού εξάπλωσης και της δύναμης προσκόλλησης μεταξύ των καρκινικών κυττάρων του μαστού-ECM πριν και μετά τη θεραπεία με αντικαρκινικούς παράγοντες. Συγκεκριμένα, η ταμοξιφαίνη χρησιμοποιήθηκε για ER+ καρκινικά κύτταρα μαστού τραστουζουμάμπη και περτουζουμάμπη για HER2+ αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο ρυθμός εξάπλωσης μετά τη θεραπεία μειώθηκε σημαντικά και στους δύο τύπους καρκίνου του μαστού, υποδηλώνοντας χαμηλότερο μεταστατικό δυναμικό. Επιπλέον, τα κύτταρα μετά τη θεραπεία απαιτούσαν μεγαλύτερες δυνάμεις προσκόλλησης ώστε να αποκολληθούν από το ECM, υποδηλώνοντας ενίσχυση των συνδέσεων κυττάρου-ECM μετά τη θεραπεία, αποτρέποντας έτσι συμβάντα αποκόλλησης καρκινικών κυττάρων από το ECM, και επομένως, η πιθανότητα κινητικότητας, μετανάστευσης και μετάστασης των κυττάρων αναστέλλεται. Επιπλέον, τα επίπεδα φθορισμού της πρωτεΐνης προσκόλλησης βινκουλίνης μετά την αποκόλληση και μετά τη θεραπεία αυξήθηκαν, υποδεικνύοντας πιο σθεναρές συνδέσεις κυττάρου-ECM γεγονός που μειώνει την πιθανότητα αποκόλλησης κυττάρων και επομένως ελαττώνεται η πιθανότητα κίνησης και μετάστασης. Στο τρίτο μέρος της διατριβής, υπολογίστηκαν οι αλλαγές στο μέτρο ελαστικότητας, στην τραχύτητα της κυτταρικής μεμβράνης και στο μεταναστευτικό δυναμικό των καρκινικών κυττάρων του μαστού πριν και μετά τη θεραπεία με ρυθμιστικό μέσο από ανθρώπινα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα ομφαλίου λώρου (hUMSCs-CM) σε συνθήκες στατικής και δυναμικής κυτταρικής καλλιέργειας σε 2D επιφάνειες και 3D ικριώματα. Είναι ενδιαφέρον το εύρημα ότι τα ER+ καρκινικά κύτταρα έδειξαν θετική απόκριση στη θεραπείας με hUMSCs-CM και συγκεκριμένα στον περιορισμό της βιωσιμότητας των κυττάρων, της κινητικότητας και του μεταστατικού δυναμικού. Επιπλέον, η αύξηση του μέτρου ελαστικότητας μετά τη θεραπεία ER+ κυττάρων υποδηλώνει δύσκαμπτα καρκινικά κύτταρα με περιορισμένη κυτταρική κίνηση και κυτταροσκελετικές αλλοιώσεις γεγονός που ενισχύει τα προηγούμενα αποτελέσματα. Αντίθετα, η μελέτη των HER2+ κυττάρων έδειξε ότι η βιωσιμότητα και το μεταναστευτικό δυναμικό δεν περιορίστηκαν μετά τη θεραπεία με hUMSCs-CM, πιθανώς λόγω της εγγενούς επιθετικότητάς τους. Η αυξημένη βιωσιμότητα των κυττάρων μετά τη θεραπεία και η μειωμένη κυτταρική δυσκαμψία υποδεικνύουν υψηλό δυναμικό κίνησης των κυττάρων. Ως εκ τούτου, η θεραπεία δεν είχε αποτελεσματικότητα στα κύτταρα HER2+.
- ItemOpen AccessDesign and process planning methods for additive manufacturingThe scope of the present research is to present a holistic approach regarding design and process planning methods for Additive Manufacturing, creating a concise source of methods and tools that will allow potential users of AM technology to “think additively”, making AM more accessible to the average user, removing requirements for highly specialized knowledge, enabling end empowering uptake of AM. Existing methods related to the evaluation of AM suitability for a specific use case as well as the technological feasibility of AM have been carefully studied. Based on the gaps identified, new methods for evaluation of AM suitability and flexibility have been proposed, implemented into a simple software tool through Excel, and validated across multiple use cases. In addition, existing methods for AM process selection have been studied. To overcome their shortcomings, a new method comprising three discrete but interconnected steps (material selection, AM process family selection, AM machine selection) has been developed and implemented in the form of a software tool. The next step was the identification of existing design approaches and rules/guidelines for Additive Manufacturing, followed by defining the terms of design aspects and design considerations. Design guidelines and specific thresholds per process type were summarised, along with a proposed method to determine these thresholds for a specific process-material combination. A novel approach for algorithmic geometry optimization based on manufacturability aspects has been developed and presented. Subsequently, a method for creating, evaluating, and selecting the optimal production plan with a combination of Additive Manufacturing and subtractive processes has been established. Finally, a method and the related indicators for the overall evaluation of the impact of the adoption of Additive Manufacturing processes at each stage of product development and production has been elaborated. The usability of the proposed methods and the respective tools has been illustrated utilizing use cases coming from the industry. These outcomes are expected towards lowering the cost of transitioning to Additive Manufacturing, which is also linked to AM experts and increasing the knowledge base in an easy-to-use way oriented mainly towards SMEs (small-medium enterprises).