TY - JOUR A1 - Orgas, Steffen A1 - Liersch, Klaus W. A1 - Nagel, R. T1 - Vom Winde verweht - Ursachenforschung zur Vermeidung von Sturmschäden - Simulation der Druckverhältnisse im Dachrandbereich von Flachdächern Y1 - 2003 ER - TY - GEN A1 - Florian, Tobias A1 - Schricker, Klaus A1 - Zenz, Constantin A1 - Otto, Andreas A1 - Schmidt, Leander A1 - Diegel, Christian A1 - Friedmann, Hannes A1 - Seibold, Marc A1 - Hellwig, Peter A1 - Fröhlich, Fabian A1 - Nagel, Falk A1 - Kallage, Peter A1 - Buttazzoni, Michele A1 - Rack, Alexander A1 - Requardt, Herwig A1 - Chen, Yunhui A1 - Bergmann, Jean Pierre T1 - Combining in situ synchrotron X-ray imaging and multiphysics simulation to reveal pore formation dynamics in laser welding of copper T2 - International Journal of Machine Tools and Manufacture N2 - Laser beam welding has emerged as a powerful tool for manufacturing copper components in electrical vehicles, electronic devices or energy storage, owing to its rapid processing capabilities. Nonetheless, the material’s high thermal conductivity and low absorption of infrared light can introduce process instabilities, resulting in defects such as pores. This study employs a hybrid approach that combines in situ synchrotron X-ray imaging with compressible multiphysics process simulation to elucidate pore-forming mechanisms during laser beam welding of copper. High-speed synchrotron X-ray imaging with an acquisition rate of 20,000 images/second facilitates the identification of relevant process regimes concerning pore formation during laser beam welding of copper with a wavelength of 1070 nm. Furthermore, in situ observations with high temporal and spatial resolution present a unique database for extensive validation of a multi-physics process simulation based on welding processes using different concentric intensity distributions. These validated simulation results enable thorough comprehension of process-related pore formation based on the interaction between keyhole, melt pool and resulting flow field. The findings show that pore formation is driven by four different mechanisms: bulging, spiking, upwelling waves at the keyhole rear wall and melt pool ejections. The synergy of high- speed synchrotron X-ray imaging and multi-physics modeling provides a fundamental understanding of the chronological sequence of events leading to process-related pore formation during laser beam welding of copper. KW - In situ high-speed synchrotron X-ray imaging KW - Multi-physics simulation KW - Laser beam welding KW - Copper KW - Pore formation KW - Concentric intensity distributions Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104224 SN - 0890-6955 VL - 204 SP - 1 EP - 22 PB - Elsevier BV ER - TY - BOOK A1 - Steffens, Oliver A1 - Dawoud, Belal A1 - Rechenauer, Christian A1 - Mühlberger, Thomas A1 - Trauner, Matthias A1 - Saller, Tobias A1 - Riederer, Michael A1 - Haug, Sonja A1 - Vetter, Miriam A1 - Cerullo, Laura A1 - Weber, Karsten A1 - Draeger, Susan A1 - Kominis, Lena A1 - Steininger, Peter A1 - Malz, Sebastian A1 - Gerdes, Thorsten A1 - Melzl, Johannes A1 - Haas, Katharina A1 - Helling, Dominik A1 - Zielbauer, Lukas A1 - Stelzl, André A1 - Andratschke, Christin A1 - Grießhammer, Peter A1 - Giebisch, Matthias A1 - Preis, Michael A1 - Michlbauer, David A1 - Walbrunn, Johannes A1 - Nagel, Klaus A1 - Lang, Christian A1 - Schnabl, Andreas A1 - Toutouly, Lovis A1 - Rückerl, Alexander ED - Steffens, Oliver T1 - MAGGIE - Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg : Musterlösungen für solaroptimiertes Wohnen mit innovativen solaraktiven Baustoffen und einem KI-gestützten Energiemanagement für eine netzdienliche, emissionsarme Strom- und Wärmelogistik; Ergebnisbericht N2 - Das Projekt MAGGIE ist ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördertes Projekt innerhalb der Förderinitiative „Solares Bauen/Energieeziente Stadt“ im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms. Im Projekt MAGGIE sollten beispielhaft für das genossenschaftliche historische Stadtquartier „Margaretenau“ in Regensburg Musterlösungen für energieoptimiertes Wohnen mit innovativen Wandauauten aus solaraktiven Baustoen und einer vorhersagebasierten Versorgungstechnologie entwickelt werden. Für ein bestehendes Wohngebäude als Demonstrationsund Versuchsobjekt wurde beispielhaft ein neuartiges, besonders ezientes Hybridsystem aus Wärmepumpentechnologie und Kraft-Wärme-Kopplung (Blockheizkraftwerk) konzipiert und umgesetzt. Für die denkmalgerechte Modernisierung historischer Fassaden wurde ein solaraktives und solaradaptives Außenputzsystem entwickelt und getestet. Der erhöhte Ausnutzungsgrad solarer Gewinne in Verbindung mit einer verbesserten thermischen Behaglichkeit im Gebäudeinnerendurch innovative Innenputz-/Innenfarbsysteme kann maßgeblich zur Einsparung von Heizwärme beitragen. Dazu wurden mit Blick auf die bauphysikalischen und wärmetechnischen Eigenschaften Versuche an einem eigens aufgebauten Wandprüfstand durchgeführt, ergänzt durch bauphysikalische Modellsimulationen. Die Ergebnisse sind vielversprechend, auch wenn eine serientaugliche Lösung für den Einsatz am Gebäude im Rahmen des Projektes nicht entstehen konnte. Das wichtigste Ziel des Projektes war es, ein hochezientes, skalierbares Versorgungssystem durch die Kombination von Kraft-Wärme-Kopplung (Blockheizkraftwerk, BHKW) mit einer Pvunterstützten Wärmepumpen-Technologie zu entwickeln und im Detail zu modellieren, in Verbindung mit einer innovativenWärmelogistik zur Reduktion der Verteilungsverluste für dieWarm-wasserversorgung. Das Systemsollte neben einem hohen Eigenstrom-Nutzungsanteil auch netzdienliche Schwarmfunktionalität aufweisen. Die Skalierbarkeit des vernetzten Systems („Mitwachsen“) erlaubt eine abschnittsweise Modernisierung des gesamten Ensembles über mehrere Jahre, was für die Finanzierbarkeit und praktische Umsetzung erhebliche Bedeutung hat. Durch die hohe Energieezienz wird die Warmmiete für die Bewohner der genossenschaftlichen Siedlung durch die Modernisierungsmaßnahmen nicht erhöht, so dass auch nach der Modernisierung ein bezahlbares Wohnen sichergestellt wird. Die Auslegung des Systems erfolgte durch ein neu entwickeltes, generisch einsetzbares Planungs-, Optimierungs- und Steuerungstool, das auch die Regelung im Betrieb übernimmt. Die in Echtzeit laufende Nachoptimierung des Systems während des Betriebs greift auf reale Monitoringdaten zu. Die Einbindung von Nutzerbedarfsprolen, Strombörse und Wetterdaten in die Steuerung ist vorbereitet und gestattet einen dynamischen und perspektivischen Anlagenbetrieb zur Maximierung der Solar- und Umweltwärme-Anteile der Energieversorgung. Mithilfe einer intensiven Nutzerinformation in einem partizipativen Planungsprozess wurde die Akzeptanz der experimentellen Maßnahmen sichergestellt. Durch oene Kommunikation der Zielsetzungen und Lösungsansätze für eine klimafreundliche, kostenbewusste Restaurierung des Wohnungsbestands und die aktive Einbindung der Bewohner fand das Projekt das Interesse und die Unterstützung der Menschen, auch in der schwierigen Phase der Umsetzung baulicher Maßnahmen in einem zwangsläug in Abschnitten vorübergehend entmieteten Gebäude. KW - Klimaschutz KW - Bauwende KW - Klimaanpassung KW - Energieeffiziente Sanierung KW - klimagerechte Sanierung KW - Partizipation Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-59011 N1 - Gefördert durch einen Beschluss des Bundestages durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Projektlaufzeit Oktober 2017 bis Juni 2022; Förderkennzeichen 03SBE0007A–E CY - Regensburg ER - TY - GEN A1 - Diegel, Christian A1 - Schricker, Klaus A1 - Schmidt, Leander A1 - Seibold, Marc A1 - Friedmann, Hannes A1 - Hellwig, Peter A1 - Fröhlich, Fabian A1 - Nagel, Falk A1 - Kallage, Peter A1 - Rack, Alexander A1 - Requardt, Herwig A1 - Chen, Yunhui A1 - Bergmann, Jean Pierre T1 - In situ characterization of keyhole behavior and spatter formation in full penetration laser beam welding with local gas flow using high-speed synchrotron X-ray imaging T2 - Optics & laser technology N2 - Spatter formation is a major issue at welding speeds above 8 m/min for full penetration laser beam welding of high-alloyed steels. In experiments using a local gas flow directed at the keyhole rear wall, a reduction in spatter formation on the specimen top side was observed for welding of AISI 304. However, the interaction between gas flow and keyhole behavior with respect to the mechanisms and locations of spatter detachment, especially on the bottom side, is not yet fully understood. High-speed synchrotron X-ray imaging enables detailed insights into the keyhole behavior and the spatter formation to obtain a deeper understanding of the underlying mechanisms. During the reference experiments welding without shielding gas flow, the spatter detach from a melt pool swelling behind the keyhole aperture on both sides of the sheet. A gas flow with a low flow rate of 4.8 L/min reduces the spatter formation on the top side and the keyhole length due to the absence of oxygen affecting the surface tension. A swelling also forms on the keyhole front on the bottom side and small spatter detach undirected. Increasing the flow rate to 12.8 L/min elongates the keyhole, particularly on the specimen top side. The increased momentum transfer of the gas flow results in a periodic keyhole oscillation on the specimen top side. In combination with an elongated melt pool, the oscillation is directly correlated with the hump formation, caused by melt being pushed over the already solidified weld seam. In addition, spatter does not detach from the top side due to the changed melt flow and only detach from the keyhole front on the bottom side. KW - Laser welding KW - Spatter formation KW - Gas flow KW - High-speed X-ray imaging KW - Synchrotron KW - In situ Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2025.113367 SN - 0030-3992 VL - 191 SP - 1 EP - 17 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam ER - TY - GEN A1 - Schricker, Klaus A1 - Schmidt, Leander A1 - Nagel, Falk A1 - Diegel, Christian A1 - Friedmann, Hannes A1 - Seibold, Marc A1 - Hellwig, Peter A1 - Fröhlich, Fabian A1 - Kallage, Peter A1 - Chen, Yunhui A1 - Requardt, Herwig A1 - Rack, Alexander A1 - Bergmann, Jean Pierre T1 - A comprehensive study on the influence of spatial power distribution on time-dependent keyhole behavior in laser beam welding of copper by means of high-speed synchrotron X-ray imaging T2 - Optics & laser technology N2 - This paper examines the impact of spatial power distributions on the time-dependent keyhole behavior during laser beam welding of copper using high-speed synchrotron X-ray imaging. The experimental setup utilized a COHERENT HighLight FL8000-ARM fiber laser with concentric intensity distribution created by an optical fiber cable. The European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, beamline ID19) was used to conduct high-speed synchrotron imaging at 20,000 images per second to study the spatio-temporal keyhole behavior. Keyhole geometries were extracted through advanced image processing techniques, allowing quantification of parameters like depth, aperture, bulging, and determination of related oscillation frequencies. The results showed that core-dominated processes exhibit significant variations in keyhole geometry. In contrast, ring-dominated processes exhibited reduced penetration depths but increased melt pool dynamics due to altered absorption conditions and increased temperatures within the melt pool. A stabilized core-ring power distribution minimized fluctuations, resulting in improved process stability. The findings were summarized in a model concept describing three characteristic keyhole regimes: core-dominated, ring-dominated, and stabilized core-ring processes. KW - Laser welding KW - Synchrotron KW - In situ KW - Copper KW - Intensity, spatial power distribution Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2025.113999 SN - 0030-3992 VL - 192, Part E SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam ER -