TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - Schalau, Bernd A1 - Kant, Hanjo A1 - Schulze, Marcel A1 - Orchini, Alessandro ED - Nabizada, A. ED - Dechany, A. ED - B. Carré, B. ED - Stendardo, E. ED - Lappa, F. ED - Vanlaere, J. ED - Mendoza, M.J. ED - Dejonghe, M. ED - Daese, M. ED - Namazifard, N. ED - Jacops, R. ED - Jottrand, S. ED - Pahlavan, S. T1 - Real scale safety investigations of hydrogen jet flames at high pressure N2 - In order to reduce the human footprint of CO2 emissions and limit global warming effects hydrogen combustion is becoming increasingly important. To enable fuel cells and gas turbines to operates this carbon free fuel, unprecedently large amounts of hydrogen need to be produced and safely transported and stored. The investigation of the effects of accidents involving hydrogen is therefore becoming of outmost importance. Since hydrogen is usually stored and transported under pressure, one scenario to be considered is the release of hydrogen from a leakage with subsequent ignition. The resulting jet flame must be characterized with respect to the thermal radiation emitted into the environment to define safety regulations. Various models that characterize the resulting flame shape and radiation already exist in the literature, but these are mainly based on empirical data from hydrocarbon jet flames.[1-4] To verify these models, a H2 Jet Flame project conducted at BAM, is investigating the safety of momentum driven hydrogen jet flames. For this purpose, large-scale tests are carried out at the Test Site Technical Safety (BAM-TTS). The object of the investigations is to assess the effects of real scale release scenarios regarding flame geometry and the thermal radiation emitted. Parameters such as release angle, leakage diameter (currently 1 mm to 10 mm), pressure (currently up to max. 250 bar) and mass flow (up to max. 0.5 kg/s) are varied. In addition, influences such as the type of ignition, ignition location as well as delayed ignition can also be investigated. The gained knowledge will be compared with existing jet flame models, to validate these and identify a possible need for further development. In particular, the focus will be laid on the thermal radiation of hydrogen flames. The challenge here is the visualization and characterization of the flame geometry in an open environment. Visualization is performed using infrared (IR) camera systems from at least two viewing angles. Measurements of the heat radiation of jet flames, which can be found in the literature, are mostly based on unsteady outflow conditions. The experimental setup used here allows for the generation of a steady-state outflow for several minutes and thus a direct comparability with existing (steady-state) models. Furthermore, the tests can be carried out for comparative measurements with hydrocarbons (methane, etc.) as well as mixtures of hydrogen and hydrocarbons. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Gent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Thermal radiation KW - Release KW - Hydrogen KW - Jet flame PY - 2024 SP - 551 EP - 556 AN - OPUS4-59910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Merz, Benjamin A1 - Poka, Konstantin A1 - Mohr, Gunther A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Polte, Julian T1 - Advanced camera calibration for lens distortion correction in hybrid manufacturing processes: An exemplary application in laser powder bed fusion (PBF-LB/M) N2 - Hybrid additive manufacturing is becoming increasingly important in the field of additive manufacturing. Hybrid approaches combine at least two different manufacturing processes. The focus of this work is the build-up of geometries onto conventionally manufactured parts using Powder Bed Fusion with Laser Beam of Metals (PBF-LB/M). The hybrid build-up requires a precise position detection system inside the PBF-LB/M machines to determine the exact position of the existing component. For this purpose, high-resolution camera systems can be utilized. However, the use of a camera system is associated with several challenges. The captured images are subject to various distortions of the optical path. Due to these distortions, it is not possible to use the images for measurements and, therefore, it is not possible to calculate the positions of objects. In this study a homography matrix is calculated to correct keystone distortion in the images. Different calibration patterns have been tested for the calculation of the homography matrix. The influence of the number of calibration points on the precision of position detection of objects is determined. Furthermore, the influence of an additional camera calibration by using ChArUco boards is evaluated. The result is a camera calibration workflow with associated calibration pattern for a precise position detection of parts inside PBF-LB/M machines allowing a hybrid build-up with minimum physical offset between base component and build-up. T2 - euspen’s 24th International Conference & Exhibition CY - Dublin, Ireland DA - 10.06.2024 KW - Additive manufacturing KW - Hybrid build-up KW - Position detection KW - Camera calibration PY - 2024 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-60599 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kaiser, Sebastian A1 - Erxleben, Kjell A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Repair Welding of In-Service Hydrogen Pipelines - Concepts and Challenges N2 - Hydrogen is set as the energy carrier of tomorrow for a more sustainable fossil fuel free future. As this necessitates a reliable transport infrastructure, repurposing of the existing natural gas grid is planned. With regards to the well-known effect of hydrogen embrittlement, the compatibility of utilized materials must be investigated. First comprehensive studies on pipeline material hydrogen compatibility indicate that these materials can be applied to a certain extent. Nonetheless, the material compatibility is currently of high interest and focus of numerous research projects worldwide. However, pipelines require frequent maintenance and repair work. As part of these, in some cases it is necessary to do weldments onto pipelines while they are pressurized. This in-service welding introduces additional challenges for the material compatibility. Due to the resulting high temperatures, the metallurgical changes in the material and of course the presence of high-pressure hydrogen in the pipeline, additional investigations need to be conducted to ensure that no critical material degradation because of increased hydrogen absorption occurs and an overall material compatibility is given. For this reason, the present paper introduces in-service welding on pipelines. An overview of current research projects that deal with the application of in-service welding specifically on hydrogen pipelines and the emerging problems when applying these techniques on hydrogen pipelines is given. Methods of material testing, their limits and possible solutions are presented and discussed. T2 - 2024 15th International Pipeline Conference CY - Calgary, Alberta, Canada DA - 23.09.2024 KW - Hydrogen KW - Pipeline KW - Welding KW - In-Service PY - 2024 SN - 978-0-7918-8856-8 DO - https://doi.org/10.1115/IPC2024-133052 SP - 1 EP - 6 PB - The American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York AN - OPUS4-62262 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir T1 - System and damage identification for cars, floors and roofs, bridges, tracks and foundations by modal analyses, frequency response functions and moving-load responses N2 - The following objects have been analysed by frequency response functions and moving load responses. A simple modal analysis which is based on the transformed and weighted system equations has been tested for an automotive test car and for many floors in many buildings to get some rules for their natural frequency and damping. Moreover, six neighboured equal, weakly coupled, wooden floors in a castle have been measured by ambient and hammer excitation, and a special method to extract the different mode shapes of the closely spaced natural frequencies has been developed and tested. Different foundations, for which the soil-structure interaction is generally important, have been measured and compared with finite-element boundary-element models of varying soil properties. Similarly by FEBEM calculations, damages in railway tracks have been identified from flexibility functions (frequency response functions) and from the moving-load responses to normal train operation. Rail and foot bridges have been measured during train passages and by quasi-static tests with moving vehicles. The repeatability of the inclinometer measurements has been checked for different passages, passage directions, and measurement campaigns at a six-span foot bridge. Two rail bridges at the Hanover-Würzburg high-speed line have been measured and evaluated for integrity and for the train- and speed-dependent bridge resonances. The relation between the multi-axle and the single-axle excitation can be solved in frequency domain by the axle-sequence spectrum of the vehicle or the whole train. The single axle response has been used to identify track and bridge damages in laboratory and in situ. T2 - 10th International Operational Modal Analysis Conference (IOMAC 2024) CY - Naples, Italy DA - 21.05.2024 KW - Weakly coupled floors KW - Bridge passage KW - Track damage KW - Foundation-soil interaction KW - Flexibility function KW - Moving load response PY - 2024 SN - 978-3-031-61420-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-61421-7_19 SN - 2366-2557 SP - 187 EP - 195 PB - Springer Nature Switzerland AG CY - Cham, Schweiz AN - OPUS4-61248 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Vibrations of multi-span structures like floors, rail and road bridges N2 - Resonances of rail bridges due to the passage of trains have been mainly investigated for sin-gle-span bridges. When multi-span bridges are to be considered, it is of interest if stronger resonance amplifications must be taken into account. Measurements of several multi-span structures have been evaluated for natural frequencies and mode shapes. An integral rail bridge with three different spans shows a separated local resonance of the longest main span and clearly higher natural frequencies of the shorter side spans. A two-span continuous beam on the test area of the Federal Institute of Material Research and Testing showed a regular pattern of natural frequencies where always a pair of frequencies is found with a certain fre-quency ratio. The corresponding mode shapes are the out-of-phase and in-phase combinations of the first, second, third … bending mode. A seven-span road bridge has been monitored for one of the almost equally long spans. Similar mode shapes have been observed for different, clearly separated natural frequencies. Three modal analyses measurement campaigns have been performed on the whole bridge. The combined mode shapes of the seven spans have been clearly identified where different combinations of spans are dominating in the different mode shapes. Equal weakly coupled spans have been analysed for a large wooden floor in a castle. A cluster of natural frequencies has been observed and a special method to extract the mode shapes has been developed and tested. The consequences of multi-span bridges for rail traffic will be discussed. If n simply supported bridge spans have no coupling, n equal modes with amplitude A/n exist and their superposition would yield the same resonance as for a single bridge. Real simply supported bridges have always a weak coupling due to the track or the common piers. Therefore, the natural frequencies differ a little and they cannot be in reso-nance at the same time for the same train passage so that the resonance amplification cannot be as strong as for the single bridge. This rule holds also for the average amplitude of the time history of the bridge passage which is an adequate quantity to judge for the bridge behaviour. The maximum amplitude of the time histories of different bridge points are quite random and could exceed the values of a single bridge. The meaning of such criteria is questioned and fre-quency domain analyses are suggested for a clearer bridge analysis and understanding. T2 - DinEst 2024 Third Conference on Structural Dynamics CY - Seville, Spain DA - 12.09.2024 KW - Rail bridge PY - 2024 SP - 41 EP - 59 PB - Escuela Tecnica Superior de Ingenieria CY - Sevilla AN - OPUS4-61238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Minderung von Bahnerschütterungen – Messergebnisse aus Österreich, Deutschland und der Schweiz N2 - Die Minderung von Bahnerschütterungen neben Eisenbahnstrecken ist an vielen Stellen gemessen worden. Dabei ist neben der hochfrequenten Wirkung von elastischen Gleiselementen wie Schienenlager, Schwellensohlen und Unterschottermatten auch oft eine tieffrequente Minderung beobachtet worden. Diese tieffrequente Minderung wird interpretiert und mit der weiteren Lastverteilung der statischen Last erklärt. T2 - 3. Wiener Dynamik Tage CY - Vienna, Austria DA - 25.07.2024 KW - Bahnerschütterungen KW - Minderung KW - Messungen KW - Schwellensohlen KW - Unterschottermatten KW - Gleistrog PY - 2024 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-61244 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Prediction of ground vibrations from rail tunnels –finite-element, boundary-element and wavenumber calculations N2 - The prediction of ground and building vibrations has been established for surface lines and has now been extended to tunnel lines. The wave propagation in homogeneous or layered soils (the transmission) is calculated by an integration in wavenumber domain. The wave amplitudes at different distances and for different frequencies will be analysed for the following situations. 1. The horizontal propagation from a surface point to a surface point constitutes the basic rules. 2. The horizontal propagation from a source point at depth to a receiver point at depth which is related to a building with a deep basement or on a pile foundation. 3. The propagation from depth to the surface, which is the normal case for free-field measurements, has some different characteristics, for example a weaker attenuation with the horizontal distance from the source, which can be approximated by the full-space solution and the reflection rules for incident waves. The emission from a tunnel structure has been calculated by a finite-element model of the tunnel combined with a boundary-element model of the soil giving the reduction compared to a point-load excitation. The immission has been analysed by finite-element models of tunnel-soil-building systems for examples of research and consultancy work. Measurement results from a high-speed and a metro line confirm some of the established rules. Figure T2 - Int. Conf. RASD, Recent Advance in Structural Dynamics CY - Southampton, GB DA - 01.07.2024 KW - Ground vibration KW - Tunnel line KW - Wave propagation KW - Wavenumber method KW - Building vibration KW - Thin layer method PY - 2024 SP - 1 EP - 12 CY - Southampton AN - OPUS4-61266 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Conreaux, Laurence A1 - Said, Samir A1 - Müller, Roger T1 - The excitation, propagation, and mitigation of train-induced ground vibrations from the axle impulses on the track N2 - Train-induced vibrations in soft ground usually have a strong low-frequency component. This component has a characteristic spectrum which is related to the axle sequence and the speed of the train. Its attenuation with distance is weaker than the attenuation for higher frequencies, and it always dominates the far-field ground vibration. Narrow-band frequency analyses clearly show that this ground vibration component is due to the static axle loads. Axle box vibrations have a different characteristic where the first out-of-roundness of the wheels is the only remarkable low-frequency component. Therefore, the dynamic axle loads from wheel and track irregularities are not the reason for the strong ground vibration component. The moving static axle loads generate the quasi-static response of the soil at very low frequencies and at very near distances. A part of the original impulse spectrum is scattered when it propagates through an inhomogeneous ballast and soil with a randomly varying stiffness. The axle impulses are smoother for a higher bending stiffness or a lower support stiffness (under sleeper pads, under ballast mats) of the track. This mitigation of the ground vibration will be demonstrated by measurements at three sites in Switzerland as well as the characteristic of the soil and axle-box vibrations. T2 - Sixth International Conference on Railway Technology: Research, Development and Maintenance CY - Prague, Czech Republic DA - 01.09.2024 KW - Soil and vehicle measurements KW - Train passages KW - Ground vibration KW - Excitation mechanisms KW - Mitigation KW - Under sleeper pads KW - Under ballast mat PY - 2024 DO - https://doi.org/10.4203/ccc.7.13.2 SN - 2753-3239 VL - 7 SP - 1 EP - 13 PB - Civil-Comp Press CY - Edinburgh, United Kingdom AN - OPUS4-61240 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Putra, Stephen Nugraha A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Yang, Fan A1 - Bachmann, Marcel A1 - Rethmeier, Michael T1 - Einfluss der temperaturabhängigen Modellierung der Laserstrahlabsorption auf die Schmelzbadgeometrie beim Hochleistungslaserstrahlschweißen N2 - Der Absorptionsgrad metallischer Werkstoffe spielt bei Fügeprozessen mit einer Strahlungsquelle wie dem Hochleistungslaserstrahltiefschweißen eine bedeutende Rolle. Dieser beeinflusst die Menge der absorbierten Laserenergie, welche zum Aufschmelzen sowie zur lokalen Verdampfung des zu verbindenden Materials führt. Die Laserstrahlabsorption wird von vielen physikalischen Faktoren, z.B. Laserprofil, Laserwellenlänge, Materialeigenschaft sowie Temperatur, entschieden. Dennoch wird die Temperaturabhängigkeit in vielen Simulationsarbeiten häufig ignoriert und stattdessen ein empirisch angepasster Parameter zur Kalibrierung der Ergebnisse implementiert. Diese Vorgehensweise wirkt sich negativ auf die Zuverlässigkeit des numerischen Modells sowie auf die Vorhersagbarkeit der Simulationsergebnisse aus. In der vorliegenden Arbeit wird die Temperaturabhängigkeit des Laserabsorptionsgrades in ein selbstkonsistentes zweiphasiges Modell unter Berücksichtigung der gekoppelten 3D-Fluidströmung und Wärmeübertragung einbezogen. Die berechnete Laserstrahlabsorption wird durch die temperaturabhängigen Materialeigenschaften, die Lasercharakteristik und den Einfallswinkel des Laserstrahls bestimmt. Die freie Oberfläche jeder Phase wird mithilfe der Volume-of-Fluid Methode (VOF), berechnet und die Laser-Material-Wechselwirkung wird durch ein implementiertes Ray-Tracing-Verfahren modelliert, welches auf einem lokalisierten Level-Set-Algorithmus basiert. Anschließend wird die transiente Wärmeeinbringung und die Geometrie der Schweißnaht analysiert und mit dem temperaturunabhängigen Absorptionsmodell verglichen. Es wurde festgestellt, dass die Temperaturabhängigkeit der Laserabsorption entscheidend für die genaue Bestimmung der Wärmeeinbringung und der Schmelzbadgeometrie ist. Das entwickelte Modell wurde anhand der experimentellen Untersuchungen validiert und die Bedeutung der Temperaturabhängigkeit bei der Laserstrahlabsorption wurde für die Simulation des Laserstrahltiefschweißens quantifiziert. T2 - 44. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik CY - Päwesin, Germany DA - 20.09.2023 KW - Laser beam welding KW - Numerical modeling KW - Ray tracing method KW - Weld pool dynamics PY - 2024 UR - https://www.dvs-media.eu/de/neuerscheinungen/4671/44.-assistentenseminar-fuegetechnik SN - 978-3-96144-267-6 VL - 394 SP - 57 EP - 68 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-60779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klinge, Andrea A1 - Mönig, Julian A1 - Kalbe, Ute A1 - Richter, Matthias A1 - Horn, Wolfgang A1 - Ziegert, Christof A1 - Röhlen, Ulrich A1 - Roswag-Klinge, Eike T1 - upMIN 100 – upcycling MINeralischer Bau- und Abbruchabfälle zur Substitution natürlicher Gesteinskörnungen in Lehmbaustoffen T1 - upMIN 100 – Upcycling mineral construction and demolition debris as a substitute for natural aggregates in earth building materials N2 - Um zukünftig die Entnahme von Primärrohstoffen und die Deponierung von geeignetem Bodenaushub zu vermeiden, wurde im Forschungsvorhaben «upMIN100» der Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen < 2 mm in Lehmbaustoffen untersucht. Diese Korngrößen aus Rezyklaten, die je nach Ausgangsstoffen und Produkt 5 – 70 % des fertigen Baustoffs ausmachen, waren zum Zeitpunkt des Projektstarts in den gültigen Lehmbaustoff-Normen DIN 18945 – 18948 nicht zugelassen, da diese als Zusatzstoffe nur natürliche Gesteinskörnungen nach DIN EN 12620, Mehl aus mörtelfreien Ziegeln sowie Blähperlit etc. nach DIN EN 13055-1 und als Bindemittel nur Baulehm aus natürlichen Vorkommen vorsahen. Um den Einsatz von rezyklierten Bau- und Abbruchabfällen für Lehmbaustoffe in der Norm zu ermöglichen, mussten daher die technische Durchführbarkeit, Qualitätsanforderungen an Ausgangsstoffe (z.B. Schadstoffgrenzwerte in Bezug auf Gesundheits- und Umweltverträglichkeit) sowie zulässige Anteile der Rezyklate geregelt werden. Aktuelle Sortier- und Aufbereitungsmethoden wurden im Hinblick auf die technische sowie die wirtschaftliche Machbarkeit überprüft und auf eine mögliche Optimierung untersucht. Um Fragen zur technischen Machbarkeit beantworten zu können, wurde im Vorhaben die exemplarische Entwicklung von zwei wiederverwendbaren Lehmbaustoffen (Lehmstein, Lehmputzmörtel) angestrebt, um zukünftig sowohl das Abfallaufkommen als auch die Rohstoffinanspruchnahme zu reduzieren. Zum einen sollten die Zuschläge bis zu 100% aber auch das natürliche Bindemittel Ton zu 80% – 100% substituiert werden. Der Machbarkeitsnachweis für beide Entwicklungen wurde in Form eines Prototyps mit einem Technologie-Reifegrad 4–5 (TRL 4–5) erbracht. N2 - To avoid the extraction of primary raw materials and the landfilling of suitable excavated soil in the future, the use of recycled aggregates < 2 mm in earth building materials was investigated in the “upMIN 100” research project. These grain sizes from recycled materials, which make up 5–70 % of the finished building material depending on the source materials and product, were not permitted in the applicable earth building material standards DIN 18945–18948 at the time the project started, as these only allow natural aggregates in accordance with DIN EN 12620, flour from mortarfree bricks and expanded perlite etc. as additives in accordance with DIN EN 13055-1 and only building clay from natural sources as a binder. For the use of recycled construction and demolition waste for earth building materials in the standard, the technical feasibility, quality requirements for source (e. g. limit values for harmful substances in terms of health and environmental compatibility) and permissible proportions of recyclates had to be regulated. Current sorting and processing methods were reviewed in terms of technical and economic feasibility and examined for possible optimisation. To ascertain the technical feasibility of the use of recycled construction demolition waste for earth building materials, the project developed two reusable earth building materials (earth blocks, clay plaster mortar) as examples of both waste reduction and of the use of raw materials in the future. On the one hand, up to 100 % of the aggregates and 80–100 % of the natural binder clay should be substituted. The proof of concept for both developments was provided in the form of a prototype with a technology readiness level 4–5 (TRL 4–5). T2 - Lehm 2024 Fachtagung CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Recycled aggregates KW - Earthen building materials KW - Contaminants KW - Reuse KW - Resources PY - 2024 SP - 1 EP - 10 CY - Weimar AN - OPUS4-62612 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Winkler, Nicolas P. A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Schaffernicht, Erik A1 - Lilienthal, Achim T1 - Gas Distribution Mapping With Radius-Based, Bi-directional Graph Neural Networks (RABI-GNN) N2 - Gas Distribution Mapping (GDM) is essential in monitoring hazardous environments, where uneven sampling and spatial sparsity of data present significant challenges. Traditional methods for GDM often fall short in accuracy and expressiveness. Modern learning-based approaches employing Convolutional Neural Networks (CNNs) require regular-sized input data, limiting their adaptability to irregular and sparse datasets typically encountered in GDM. This study addresses these shortcomings by showcasing Graph Neural Networks (GNNs) for learningbased GDM on irregular and spatially sparse sensor data. Our Radius-Based, Bi-Directionally connected GNN (RABI-GNN) was trained on a synthetic gas distribution dataset on which it outperforms our previous CNN-based model while overcoming its constraints. We demonstrate the flexibility of RABI-GNN by applying it to real-world data obtained in an industrial steel factory, highlighting promising opportunities for more accurate GDM models. T2 - International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN) CY - Grapevine, TX, USA DA - 12.05.2024 KW - Gas distribution mapping KW - Spatial interpolation KW - Graph neural networks KW - Mobile robot olfaction PY - 2024 SN - 979-8-3503-7053-9 DO - https://doi.org/10.1109/isoen61239.2024.10556309 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE AN - OPUS4-60103 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nerger, Tino A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Weller, Michael G. T1 - Drone-based Localization of Hazardous Chemicals by Passive Smart Dust N2 - We introduce a passive smart dust concept as a novel solution for environmental monitoring. Utilizing chemical reagents like colorimetric indicators and other chemosensors, these particles detect varying environmental conditions. We developed paper-based sensors that are both cost-effective and eco-friendly. In practical tests, these sensors, dispersed over a designated area, successfully identified hazardous substances by changing their color when exposed to acids or bases. This color change was remotely detectable using a drone-mounted color camera. The data thus obtained was processed through specialized software, accurately pinpointing areas of contamination. This method proves the efficacy and scalability of passive smart dust technology for real-time, environmentally sustainable remote sensing of hazardous materials T2 - 2024 IEEE International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN) CY - Grapevine, Texas, USA DA - 12.05.2024 KW - Indicator KW - Passive Smart Dust KW - Colorimetric Sensor KW - Drone KW - Cellulose KW - Environmental Monitoring KW - Confetti KW - Hazard Detection PY - 2024 SN - 979-8-3503-7053-9 VL - 1 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE CY - Piscataway, NJ 08855-1331 USA AN - OPUS4-60176 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hüllmann, Dino A1 - Winkler, Nicolas P. A1 - Lohrke, Heiko A1 - Lilienthal, A. J. ED - Lee, J. B. T1 - Outdoor Gas Plume Reconstructions: A Field Study with Aerial Tomography N2 - This paper outlines significant advancements in our previously developed aerial gas tomography system, now optimized to reconstruct 2D tomographic slices of gas plumes with enhanced precision in outdoor environments. The core of our system is an aerial robot equipped with a custom-built 3-axis aerial gimbal, a Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) sensor for CH4 measurements, a laser rangefinder, and a wide-angle camera, combined with a state-of-the-art gas tomography algorithm. In real-world experiments, we sent the aerial robot along gate-shaped flight patterns over a semi-controlled environment with a static-like gas plume, providing a welldefined ground truth for system evaluation. The reconstructed cross-sectional 2D images closely matched the known ground truth concentration, confirming the system’s high accuracy and reliability. The demonstrated system’s capabilities open doors for potential applications in environmental monitoring and industrial safety, though further testing is planned to ascertain the system’s operational boundaries fully. T2 - 20th International Symposium on Olfaction and Electronic Nose CY - Grapevine, Texas, USA DA - 12.05.2024 KW - Aerial robot KW - TDLAS KW - Gas Tomography KW - Plume PY - 2024 SN - 979-8-3503-4865-1 DO - https://doi.org/10.1109/isoen61239.2024.10556071 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE CY - USA AN - OPUS4-60107 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lohrke, Heiko A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Neumann, Patrick P. ED - Lee, J. B. T1 - Robotic Scanning Absorption Spectroscopy for Methane Leak Detection: the Virtual Gas Camera N2 - This paper explores combining a gimbal-mounted tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) sensor and a video camera to create a virtual gas camera for methane leak detection. This provides a low-to-zero-cost extension of typical TDLAS gas tomography systems. A prototype setup mounted on a ground robot is evaluated. Results acquired using a simulated methane leak show the feasibility of the virtual gas camera, accurately detecting methane leaks by overlaying concentrations onto a visual image. While the acquisition time is significantly longer than for traditional gas cameras, potential enhancements are discussed. The study concludes that the virtual gas camera is feasible and useful, despite its longer acquisition time. It serves as a valuable software-only addition to typical TDLAS gas tomography systems, offering quickly-available on-site data augmentation for visual leak assessment at low-to-zero cost. T2 - 20th International Symposium on Olfaction and Electronic Nose CY - Grapevine, Texas, USA DA - 12.05.2024 KW - Mobile Robotic Olfaction KW - TDLAS KW - Gas Tomography KW - Gas Camera KW - Plume PY - 2024 SN - 979-8-3503-4865-1 DO - https://doi.org/10.1109/isoen61239.2024.10556012 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE CY - USA AN - OPUS4-60109 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Mair, Georg W. A1 - Seidlitz, Holger ED - Nabizada, A. ED - Dechany, A. ED - Carré, B. ED - Ghogare, D. ED - Stendardo, E. ED - Lappa, F. ED - Vanlaere, J. ED - Mendoza, M. J. ED - Dejonghe, M. ED - Daese, M. ED - Namazifard, N. ED - Jacops, R. ED - Jottrand, S. ED - Pahlavan, S. T1 - Modelling of the Manufacturing Process Related Residual Stresses in Type 4 Pressure Vessels for Hydrogen Storage N2 - The publication is an extended abstract on the modelling of the manufacturing process related residual stresses in type 4 pressure vessels for hydrogen storage. A 2D analytical model based on the classical laminate theory and a 3D finite element model are introduced. The calculated residual stress state after the filament winding process as well as the stress state in service are presented and discussed. T2 - European PhD Hydrogen Conference 2024 (EPHyC2024) CY - Ghent, Belgium DA - 20.03.2024 KW - Composite KW - Hydrogen KW - Pressure vessel KW - Residual stresses KW - Filament winding KW - Carbon fiber PY - 2024 VL - 2024 SP - 445 EP - 450 PB - Hydrogen Europe Research, BE-HyFE AN - OPUS4-59779 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zinas, Orestis A1 - Papaioannou, Iason A1 - Schneider, Ronald A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Multivariate Gaussian Process for 3D subsurface stratigraphy prediction from CPT and labelled borehole data N2 - Quantifying uncertainties in subsurface properties and stratigraphy can lead to better understanding of the ground conditions and enhance the design and assessment of geotechnical structures. Several studies have utilized Cone Penetration Test (CPT) data and employed Bayesian and Machine Learning methods to quantify the geological uncertainty, based on the Robertson’s soil classification charts and the Soil Behaviour Type Index (Ic). The incorporation of borehole data can reduce the stratigraphic uncertainty. Significant challenges can arise, however, mainly due to the intrinsic differences between field and laboratory-based soil classification systems, which can potentially lead to inconsistent soil classification. To this end, this study proposes a multivariate Gaussian Process model that utilizes site-specific data and: i) jointly models multiple categorical (USCS labels) and continuous (Ic) variables, ii) learns a (shared) spatial correlation structure and the betweenoutputs covariance, and iii) produces two types of dependent classification outputs. The results indicate that the integration of geotechnical and geological information into a unified model can provide more reliable predictions of the subsurface stratification, by allowing simultaneous interpretation of USCS and Ic profiles. Importantly, the model demonstrates the potential to integrate multiple variables of different types, aiming to contribute to the development of a methodology for joint modeling of geotechnical, geological and geophysical data. T2 - 7th International Conference on Geotechnical and Geophysical Site Characterization CY - Barcelona, Spain DA - 18.06.2024 KW - Geotechnical site-characterization KW - Probabilistic KW - Soil classification KW - Gaussian Process PY - 2024 SP - 1733 EP - 1740 AN - OPUS4-60712 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erxleben, Kjell A1 - Kaiser, Sebastian A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Reparaturschweißen zukünftiger, in Betrieb befindlicher Wasserstoffpipelines N2 - Wasserstoff leistet als Energieträger der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung, wobei der Transport auf Basis des europäischen Ferngasleitungsnetzes erfolgen wird. Bisherige Untersuchungen zur Werkstoffkompatibilität zeigen, dass die hier verwendeten, niedriglegierten Rohrstähle für Wasserstofftransport unter normalen Betriebsbedingungen (≤ 60 °C, max. 100 bar) grundsätzlich geeignet sind. Die Eignung kann nicht ohne Weiteres übertragen werden, sobald Reparaturschweißungen beispielsweise aufgrund von Wartungsarbeiten an druckführenden, in Betrieb befindlichen, Hochdruckgasleitungen erfolgen. Aus technisch-ökonomischen Gründen werden Schweißarbeiten dabei im Betrieb unter fortwährendem Druck und Gasfluss durchgeführt. Dies soll auch bei Wasserstoffpipelines erfolgen. Dazu im Erdgasnetz angewandte und etablierte Konzepte sind beispielsweise das „Hot-Tapping“ und „Stoppling“. Beim „Hot-Tapping“ wird eine druckführende Pipeline durch Anflanschen eines abgeschlossenen, druckdichten Systems aus Absperrventil und Bohrvorrichtung angebohrt. Dazu müssen sogenannte Überschieber (aus vorgeformten Zylinderhalbschalen) durch Längsnaht verbunden und dann mit Rohrrundnähten am Produktrohr verbunden werden. Für das zum überwiegenden Teil durchgeführte E-Hand-Schweißen sind dabei Vorwärmtemperaturen von ca. 100 °C bzw. 250 °C für die maximale Zwischenlagentemperatur einzuhalten. Besonderer Fokus liegt auf der Betrachtung dünnwandiger Leitungen, da hier beim Schweißen der Rundnähte die Austenitisierungstemperatur an der Innenseite der Pipeline überschritten wird. Dadurch wird eine signifikant höhere Wasserstoffaufnahme in den Leitungsstahl vermutet, mit einer möglichen Degradation der mechanischen Kennwerte bzw. Rissbildung. Durch die langen Schweiß- und Abkühlzeiten wird der Rohrleitungsstahl zudem teilweise stundenlang Temperaturen von bis zu 250 °C ausgesetzt. Neben der klassischen „Versprödung“ muss daher eventuell auch ein sogenannter Hochtemperatur-Wasserstoffangriff betrachtet werden. Diese vorliegende Studie gibt Einblick zur Übertragbarkeit der bekannten Konzepte aus der Erdgastechnik zum Reparaturschweißen. Dazu werden Möglichkeiten und Grenzen momentaner Prüfkonzepte sowie deren Weiterentwicklungen aufgezeigt. Dies umfasst bspw. geeignete Methodiken zur Werkstoffprüfung als auch skalierte Bauteilversuche unter realistischen Druckgas-Betriebsbedingungen einer Pipeline. In diesem Rahmen erfolgt auch die Kurzvorstellung des Kooperationsprojektes von BAM, DVGW und Ferngasnetzbetreibern „H2-SuD“ zum Einfluss der Temperaturführung und Rohrgeometrie auf die Wasserstoffaufnahme. T2 - DVS CONGRESS 2024 CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - Reparaturschweißen KW - Pipeline KW - Wasserstoff KW - Im Betrieb PY - 2024 SN - 978-3-96144-269-0 VL - 395 SP - 341 EP - 349 AN - OPUS4-61478 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kluge, Martin A1 - Habib, Abdel Karim A1 - van Wingerden, Kees T1 - Unterfeuerung von Flüssigwassersttofftanks - Topologie eines kritischen Behälterversagens N2 - In einer Versuchsreihe im Realmaßstab wurden drei Flüssigwasserstofftanks (LH2) unterfeuert. Hierbei sollte unter anderem geklärt werden, ob es, analog zu druckverflüssigten Gasen, zu einem BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Cloud Explosion) kommen kann. Die Experimente wurden auf dem Testareal Wasserstoffsicherheit des Testgeländes Technische Sicherheit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM-TTS) im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der BAM und Gexcon, als Teil des SH2IFT-Programms durchgeführt. Es handelte sich um doppelwandige, vakuumisolierte Tanks von 1 m³ Volumen. Die zylindrischen Tanks unterschieden sich durch ihre Ausrichtung (horizontal oder vertikal) und das verwendete Isoliermaterial (Perlit oder Mehrschichtisolierung (MLI). Der Füllgrad der Tanks betrug bei jedem der durchgeführten Tests etwa 35-40 %. Die Brandlast wurde homogen durch ein propangasbetriebenes Brennersystem erzeugt. Gemessen wurden die Bedingungen im Behälter (Temperaturen und Druck) sowie äußere Randbedingungen und Auswirkungen beim Versagen (Wärmestrahlung, Druckwellen, Flammenballentwicklung und Fragmentierung). Mit Bolometern wurde die Wärmestrahlung gemessen, die sowohl durch das Propanfeuer als auch durch einen möglichen Feuerball/BLEVE erzeugt wurde. Zur Messung der durch das Bersten von Behältern/BLEVEs erzeugten Druckwellen wurden sog. Pencil-Probes verwendet. Des Weiteren wurden mehrere Kameras zur Überwachung der Experimente eingesetzt: Normalbildkameras, Infrarot (IR)-Kameras und Hochgeschwindigkeitskameras, sowohl bodengestützt als auch mittels einer Drohne. Zwei der untersuchten Tanks, ein horizontaler und der vertikale, die beide mit Perlit isoliert waren, hielten der Brandbelastung stand, ohne dass es zu einem Behälterversagen kam. Der mit MLI isolierte horizontale Behälter barst nach 1 Stunde und 6 Minuten und erzeugte dabei einen Feuerball, Trümmerflug und eine Druckwelle. Neben der Beschreibung der Auswirkungen eines kritischen Versagens eines LH2-Tanks sind weitere Ziele der Arbeit die Identifizierung kritischer Behälterzustände sowie die Erstellung eines umfassendes Datensatzes der Trümmer des geborstenen Tanks. Die größten Abstände für kritische Abstände ergaben sich durch Fragmentwurf. Hier sollen 3D-Scans für die Verwendung in CAD und FEM Anwendungen bereitgestellt werden. Umfassende Daten zu den Fragmentwurfweiten, -massen und -positionen wurden bereits publiziert. Damit soll die Voraussetzung geschaffen werden, um vorhandene Wurfweitenmodelle, die bisher nur für einschalige Behälter konzipiert wurden auf ihre Eignung für mehrschalige Behälter zu überprüfen oder mögliche Anpassungen anhand der realen Daten vornehmen zu können. Zudem wurde damit begonnen die nicht geborstenen Tanks zu vermessen und zu zerlegen, um u.a. die Perlit-Schüttung auf Beeinträchtigungen durch den Transport und die Unterfeuerung zu untersuchen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - LH2 KW - Flüssigwasserstoff KW - Bleve KW - Tank KW - Bersten KW - Unterfeuerung PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 117 EP - 126 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59711 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernardy, Christopher A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin A1 - Schalau, Bernd A1 - Kant, Hanjo A1 - Schulze, Marcel A1 - Orchini, Alessandro T1 - Sicherheitstechnische Untersuchungen von Wasserstoff Freistrahlflammen bei Hochdruck im Realmaßstab N2 - Wasserstoff als Energieträger gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Untersuchung von Störfallauswirkungen mit Wasserstoff rückt somit stärker in den Fokus. Da Wasserstoff meist unter Druck gelagert und transportiert wird, ist ein zu betrachtendes Szenario die Freisetzung aus einer Leckage mit anschließender Zündung. Die daraus resultierende Freistrahlflamme (Jet Flame) muss hinsichtlich der in die Umgebung emittierten Wärmestrahlung charakterisiert werden. In der Literatur existieren bereits verschiedene Modelle, welche jedoch vermehrt auf Daten aus Kohlenwasserstoffflammen mit geringem Impuls basieren. Zur Überprüfung dieser Modelle wird im Zuge des BAM internen H2 Jet Flame Projektes die sicherheitstechnische Untersuchung von impulsbehafteten Wasserstoff Freistrahlflammen vorgenommen. Hierfür finden Versuche im Realmaßstab auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM-TTS) statt. Gegenstand der Untersuchungen ist die Beurteilung der Auswirkungen von realistischen Freisetzungsszenarien hinsichtlich der Flammengeometrie und der freigesetzten Wärmestrahlung. Dabei werden Parameter wie Freisetzungswinkel, Leckagedurchmesser (z.Zt. 1 mm bis 10 mm), Druck (z.Zt. bis max. 250 bar) und Massenstrom (bis max. 0,5 kg/s) variiert. Zusätzlich können auch Einflüsse wie Art der Zündung, Zündort sowie Zündung mit zeitlichem Verzug untersucht werden. Gewonnene Erkenntnisse werden mit den Ergebnissen bereits vorhandener Modelle verglichen und diese im Bedarfsfall weiterentwickelt. Insbesondere wird der Fokus auf die Modellierung der freigesetzten Wärmestrahlung von Wasserstoffflammen gelegt. Herausforderung dabei stellt die IR-Vermessung und Modellierung von Sichtmodellen der Flammen dar. Die Visualisierung der Flammengeometrie wird mit Hilfe mehrerer Infrarot Kamerasystemen (aus mindestens zwei Blickwinkeln) vorgenommen. Bisherige Messungen, die in der Literatur zu finden sind, basieren meist auf instationären Auströmbedingungen. Der hier verwendete Versuchsaufbau ermöglicht ein stationäres Ausströmen für mehrere Minuten und somit eine direkte Vergleichbarkeit mit den existierenden (stationären) Modellen. Weiterhin ist der Versuchsstand umrüstbar für Vergleichsmessungen mit Kohlenwasserstoffen (Methan etc.) sowie Mischungen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung 2024 CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - Wärmestrahlung KW - Wassersoff KW - Freistrahlflamme PY - 2024 SN - 978-3-948749-42-2 SP - 137 EP - 146 CY - Magdeburg AN - OPUS4-59912 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ebell, Gino A1 - Burkert, Andreas ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Innovative Prüfverfahren für die Korrosionsprüfung von Beton- und Spannstählen N2 - Innovative Prüfverfahren sind immer dann gefordert, wenn z.B. neue Materialien in etablierte Bauweisen inte- griert werden und deren Mehrwert quantifiziert werden soll. Ebenso kommt es vor, dass bestehende Materia- lien mit aktuellen Prüfverfahren nicht hinreichend differenziert und beschrieben werden können. In beiden Fällen erarbeitet die BAM für den Bereich Korrosion und Korrosionsschutz geeignete Prüfverfahren. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Korrosionsprüfung KW - Spannstählen KW - Beton KW - Korrosion PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612972 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 60 EP - 67 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61297 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -