TY - CONF A1 - Schubert, Sven A1 - Komann, Steffen A1 - Neumann, Martin A1 - Reichardt, Adrian A1 - Müller, Lars A1 - Wille, Frank T1 - Ageing management measures of transport packages for radioactive materials N2 - The consideration of ageing mechanisms is with integration into the IAEA-requirements now obligatory for the design of transport packages. For packages intended to be used for shipment after storage the consideration of the effects of ageing mechanisms during storage in safety analyses and the implementation of corresponding instructions for operation and maintenance are required. Therefore, these packages have been maintained during storage in a manner that all requirements specified in the IAEA-requirements and in the applicable certificates of approval have been fulfilled. BAM is the competent authority in Germany for evaluating the thermal and mechanical design of packages for the transport of radioactive materials. In this context, BAM also evaluates the aging mechanisms and aging effects occurring during the long-term storage period of such transport packages. BAM has developed a guideline for the implementation of ageing assessment and of the measures for ageing management into the approval procedure based on IAEA-requirements. The goal of the presented paper is to introduce this guideline and the general approach for ageing management requirements and to describe the application to a specific package design. The type and amount of the ageing management not only depend on the use of the packaging, but also on the accessibility of the components that are considered in the ageing assessment. The different operating phases of a packaging are considered for the ageing assessment, such as loading, interim storage or transport. The implementation of measures for ageing management is divided into three levels – systemic measures, package design related measures and documentation. The systemic measures are attributed to the general management system and define the whole activities for organization of ageing management like structure, responsibilities, documentation, reports and evaluation. The package design related measures are defined in an ageing management plan. These measures shall ensure that the anticipated changes of the package design under consideration of ageing effects still complies with the design approval specification. Therefore, an ageing surveillance program and, if necessary, a gap analysis program shall be developed. The ageing management documentation ensures the continuous documentation of the compliance of a specific package to the approved package design, comprising mainly records resulting from operation and surveillance. T2 - RAMTRANS 2024 CY - London, United Kingdom DA - 15.05.2024 KW - Radioactive Materials KW - Ageing Management KW - Transport Packages KW - Dual Purpose Casks PY - 2024 VL - 2024 SP - 1 EP - 8 PB - Nuclear Institute CY - London AN - OPUS4-60186 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wosniok, Aleksander A1 - Schukar, Marcus A1 - Woody, Paul A1 - Wang, Bin A1 - Breithaupt, Mathias A1 - Kriegsmann, Andreas T1 - Distributed fiber optic strain sensing for structural health monitoring of 70 MPa hydrogen vessels N2 - We report on the development and testing of 70 MPa hydrogen pressure vessels with integrated fiber optic sensing fibers for automotive use. The paper deals with the condition monitoring of such composite pressure vessels (CPVs) using the optical backscatter reflectometry (OBR) applied for a distributed fiber optic strain sensing along fully integrated polyimide-coated single-mode glass optical fiber (SM-GOF). The sensing fibers were embedded into the vessel structure by wrapping them over the polymer liner during the manufacturing process of the carbon fiber reinforced polymer (CFRP). Detecting local strain events by the integrated fiber optic sensors can be an opportunity for monitoring the material degradation of CPVs under static and cyclic loading. T2 - 11th European Workshop on Structural Health Monitoring CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Fiber optic sensor KW - Distributed strain sensing KW - Composite pressure vessel KW - Structural health monitoring KW - Fiber-reinforced plastics PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-603105 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net AN - OPUS4-60310 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Liepold, Philipp A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss des Einspanngrades auf die Bildung von Erstarrungsrissen in Überlappverbindungen hochfester Stähle N2 - Im Beitrag werden Ergebnisse aus Versuchen mit dem Controlled Thermal Severity (CTS)-Test vorgestellt, der für sehr stark eingespannte Kehlnähte bekannt ist. Niedriglegierte Schweißungen an hochfesten Stählen sind nicht anfällig für Erstarrungsrissbildung. Unter dem besonderen Einfluss eines hohen Einspanngrades wurde die Erstarrungsrissneigung durch Abmessen der Rissflächen als Funktion der Schweißparameter und des Einspanngrades für vier hochfeste Schweißzusätze im MAG-Schweißen untersucht. Die Tests zeigen, dass sowohl eine Erhöhung des Einspanngrades als auch eine Änderung der Schweißparameter (hinsichtlich Streckenenergie und Geschwindigkeit) zu mehr Erstarrungsrissfläche führen. Besonders die Kombination aus sehr hohem Einspanngrad und hoher Streckenenergie plus hoher Schweißgeschwindigkeit sollte im Sinne der Erstarrungsrissminimierung vermieden werden. T2 - DVS-Congress CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - CTS KW - Erstarrungsrisse KW - Kehlnähte PY - 2024 VL - 2024 SP - 193 EP - 200 AN - OPUS4-61069 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Nina T1 - Auswirkungen von Ti und Nb auf die physikalisch simulierten WEZ- Bereiche von hochfestem Feinkornbaustahl S690QL N2 - Mikrolegierungselemente, wie Nb und Ti, sind für die signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustählen mit einer Nominalstreckgrenze ≥ 690 MPa unerlässlich. Nominalvorgaben zur chemischen Zusammensetzung geben den Herstellern dieser Stähle dabei nur obere Grenzwerte für die Legierungsanteile in der chemischen Zusammensetzung vor. Weiterhin wirken sich bereits kleine Abweichungen in der Legierungsroute teilweise drastisch auf die mechanischen Eigenschaften aus. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Schweißeignung und der Integrität der Schweißverbindung aufgrund der variierenden Mikrostruktur erschwert oder ist gar nicht möglich. Unerwünschte Nebeneffekte sind die mögliche Erweichung der Wärmeeinflusszone (WEZ) als auch der gegenteilige Effekt der Aufhärtung. Vor diesem Hintergrund werden erstmals systematisch die unterschiedlichen Mikrolegierungsrouten mit variierenden Ti- und Nb-Gehalten an Versuchsschmelzen untersucht. Die Stahlgüte S690QL bildet dabei die Grundlage der chemischen Zusammensetzung sowie der entsprechenden Wärmebehandlung. Zur Untersuchung des Einflusses von unter-schiedlichen Mikrolegierungsrouten auf die Ausbildung der WEZ wurden physikalische Simulationen an Abschreckproben an einem Dilatometer durchgeführt. Der Fokus der analytischen Betrachtungen lag hier auf der Identifikation der Phasenumwandlungen beim Abkühlen und der finalen WEZ-Gefüge. Ein besonderes Untersuchungsmerkmal bestand in der vorliegenden Arbeit bei der Untersuchung des doppelten Anlassvorganges bzw. der Simulation der interkritischen WEZ (IKWEZ), die sich beim Mehrlagenschweißen ausbildet. Ergeb-nisse haben gezeigt, dass der Effekt unterschiedlicher Mikrolegierungsrouten einen signifikanten Einfluss auf die Ausbildung der einzelnen WEZ-Bereiche aufweist. Insbesondere haben Einflüsse, wie die thermische Stabilität der Ausscheidungen wie Ti- oder Nb-Karbonitride und Synergieeffekte zwischen anderen Elementen wie Mo eine Wirkung auf die Phasenumwandlung in der WEZ. Die Ergebnisse lassen sich gut mit den realen Schweißungen kongruieren und stellen hier eine systematische Validierung und einen umsetzbaren Wissenstransfer in die Entwicklung der Stahlherstellung und ihrer fügetechnischen Verarbeitung dar. T2 - DVS CONGRESS 2024 CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - WEZ-Erweichung KW - Mikrolegierungseinflüsse KW - Dilatometrie PY - 2024 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-61379 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Reichel, Levin A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Beanspruchungsgerechte Reparatur von Schweißverbindungen bei der Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Zunehmende Anlagengrößen im Bereich Windenergie erfordern hochfeste Stähle, um vorhandene Leichtbaupotenziale auszuschöpfen. An die schweißtechnische Verarbeitung dieser Stahlgüten werden hohe Anforderungen gestellt. Bei mittels zerstörungsfreier Prüfung festgestellten Fehlstellen empfehlen geltende Verarbeitungsrichtlinien lokales Ausfugen und Reparaturschweißen. Degradationen der speziellen hochfesten Gefüge und Werkstoffeigenschaften sowie hohe Schrumpfbehinderungen der umliegenden Struktur ausgefugter Bereiche erhöhen das Risiko erneuter Schweißdefekte, insbesondere durch Überlagerung von globalen und lokalen schweißbedingten Eigenspannungen nach dem Reparaturschweißen. Fehlende Informationen über geeignete Reparaturkonzepte in den Regelwerken können dazu führen, dass reparaturbedingte Beanspruchungen unzureichend berücksichtigt werden. Das FOSTA-Vorhaben P1311 (IGF20162N) fokussiert das Reparaturschweißen zweier hochfester Stähle: S500MLO für Offshore-Anwendungen und S960QL für Errichterstrukturen, z. B. Mobilkräne. Simulationen von Einspannbedingungen und Bauteilanalysen sowie Versuche mit anwendungs- bzw. realitätsnahen Bauteilstrukturen ließen sich auftretende schweißbedingte Beanspruchungen mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), Härtemessungen und metallografischer Untersuchungen ermitteln. In diesem Beitrag steht die Interaktion aus Wärmeführung und konstruktiver Steifigkeit als Einfluss auf die entstehenden Beanspruchungen bei einfacher und mehrfacher Reparatur im Vordergrund. Die Ergebnisse zeigen, dass sich risskritische Eigenspannungen durch adaptierte Wärmeführungskonzepte vermeiden lassen, und dass dies eine Grundlage für Verarbeitungsempfehlungen und für normative Vorgaben ist. Dies kann insbesondere kleine und mittelständischen Unternehmen bei einer wirtschaftlichen, beanspruchungsgerechten Reparatur hochfester geschweißter Bauteilen unterstützen. T2 - DVS Innovationstage 2024 CY - Düsseldorf, Germany DA - 10.04.2024 KW - Mod. Sprühlichtbogen KW - Reparaturschweißen KW - Thermisches Ausfugen KW - Offshore KW - P1311 PY - 2024 SP - 120 EP - 126 AN - OPUS4-61931 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wandtke, Karsten A1 - Engelking, Lorenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Scharf-Wildenhain, Ronny A1 - Hälsig, Andre A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Fertigungsbedingte Beanspruchungen und Kaltrisssicherheit in generativ gefertigten Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Additive Fertigungsverfahren wie das Direct Energy Deposition-Arc (DED-Arc) oder Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ermöglichen die effiziente Herstellung gewichtsoptimierter, endkonturnaher Bauteile im modernen Stahlbau. Steigerungen der Effizienz können durch den Einsatz hochfester Stähle erreicht werden, insbesondere durch Verringerung von Wandstärken und Bauteilgewicht sowie signifikante Einsparung von Kosten, Zeit und Ressourcen. DED-Arc Schweißzusatzwerkstoffe sind bereits auf dem Markt verfügbar, allerdings fehlen Richtlinien und quantitative Kenntnisse über die schweißbedingte Beanspruchung während der Fertigung und im Betrieb, welche den industriellen Einsatz stark limitieren. In einem gemeinsamen Projekt der BAM und der Technischen Universität Chemnitz wurden die wesentlichen Einflüsse und komplexen Wechselwirkungen von Werkstoff, Fertigungsverfahren, Konstruktion und Bearbeitungsschritten auf die Eigenspannungen untersucht. Ziel war es, den stahlverarbeitenden Anwendern, insbesondere KMU, eine risssichere und beanspruchungsgerechte Herstellung und Modifizierung von Bauteilen und Halbzeugen aus hochfesten Feinkornbaustahl unter Verwendung MSG-basierter generativer Verfahren zu ermöglichen. T2 - DVS Innovationstage 2024 CY - Düsseldorf, Germany DA - 10.04.2024 KW - Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) KW - Feinkornbaustähle KW - Additive Fertigung KW - Kaltrisssicherheit KW - Direct Energy Deposition-Arc (DED-Arc) PY - 2024 SP - 96 EP - 104 AN - OPUS4-61932 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Martin A1 - Feldkamp, Martin A1 - Linnemann, Konrad A1 - Wille, Frank T1 - Transport of HLW canisters on sea vessels N2 - Germany had been transporting spent fuel to the reprocessing plant in Sellafield and La Hague for decades until around 2005. Resulting from the obligation to take back the vitrified high-level waste from reprocessing six CASTOR® HAW28M filled with 168 canisters with radioactive waste in vitrified form were transported from Sellafield to the interim storage facility Biblis in 2020. Rail wagons were used for the transport to the port in Barrow-in-Furness, where they were loaded into a dedicated seagoing vessel, certified as INF Class 3 according to the INF Code. This was the first time that vitrified high level waste with considerable heat load was transported under a German design approval certificate. BAM was involved in the authority assessment of the conditions for the sea transport. For the first transport BAM required among others, assessment of temperature distribution during transport, logging of temperatures of cargo bays and graphical imaging of temperatures of the bay with the cask in order to ensure compliance with temperature specifications, e.g. maximal neutron absorber and gasket temperatures. Special interest was taken in the identification of possible events exceeding the specified temperatures considering the different philosophies of IMDG code and its supplement INF code regarding temperature control of hatches. Results show compliance with assumed conditions. T2 - RAMTrans 2024 CY - London, United Kingdom DA - 14.05.2024 KW - Transport KW - Spent nuclear fuel KW - Ship KW - Sea KW - High level waste PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-60092 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Karapanagiotis, Christos A1 - Heimann, Jan A1 - Duffner, Eric A1 - Charmi, Amir A1 - Schukar, Marcus A1 - Hashemi, Seyedreza A1 - Prager, Jens T1 - Towards predictive maintenance of hydrogen pressure vessels based on multi-sensor data fusion and digital twin modeling N2 - Hydrogen pressure vessels are among the most essential components for reliable hydrogen technology. Under current regulations, a mostly conservative strategy is employed, restricting the usage time of hydrogen pressure vessels without providing information on the real remaining lifetime. During the service life, pressure vessels are inspected periodically. However, no established method that can provide continuous monitoring or information on the remaining safe service life of the vessel. In this paper, we propose a sensor network for Structural Health Monitoring (SHM) of hydrogen pressure vessels where data from all sensors are collected and centrally evaluated. Specifically, we integrate three different SHM sensing technologies namely Guided Wave ultrasonics (GW), Acoustic Emission testing (AT), and distributed Fiber Optic Sensing (FOS). This integrated approach offers significantly more information and could therefore enable a transition from costly and time-consuming periodic inspections to more efficient and modern predictive maintenance strategies, including Artificial Intelligence (AI)-based evaluation. This does not only have a positive effect on the operational costs but enhances safety through early identification of critical conditions in the overall system in real-time. We demonstrate an experimental set-up of a lifetime test where a Type IV Composite Overwrapped Pressure Vessel (COPV) is investigated under cyclic loading instrumented with AT, FOS, and GW methods. We acquired data from the sensor network until the pressure vessel failed due to material degradation. The data collected using the three different SHM sensor technologies is planned to be evaluated individually, using data fusion, and AI. In the future, we aim to integrate the measurement setup into a hydrogen refueling station with the data stream implemented into a digital signal processing chain and a digital twin. T2 - 11th European Workshop on Structural Health Monitoring CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Acoustic emission KW - Ultrasonic guided waves KW - Fiber optic sensors KW - Hydrogen KW - Pressure vessels KW - Structural health monitoring KW - Machine learning PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-602764 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=29702 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net AN - OPUS4-60276 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Karapanagiotis, Christos A1 - Schukar, Marcus A1 - Breithaupt, Mathias A1 - Duffner, Eric A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Prager, Jens A1 - Krebber, Katerina T1 - Structural health monitoring of hydrogen pressure vessels using distributed fiber optic sensing N2 - We report on distributed fiber optic sensing-based monitoring of hydrogen composite overwrapped pressure vessels (COPV) to simultaneously increase the operational lifespan and mitigate maintenance costs. Our approach represents, to the best of our knowledge, the first application of distributed fiber optic sensing for COPV Type IV monitoring, where the sensing fibers are attached to the surface, rather than integrated into the composite material. Specifically, we attach an optical fiber of 50 m to the pressure vessel's surface, covering both the cylindrical and dome sections. We note that our fiber optic sensing technique relies on swept wavelength interferometry providing strain information along the entire length of the optical fiber with high spatial resolution even at the millimeter scale. When the vessel is pressurized, the sensing optical fiber shows a linear strain response to pressure at every position along the fiber. After thousands of load cycles, the vessel finally fails with the optical fiber detecting and precisely localizing the damage in the vessel’s blind dome area. Furthermore, we discuss the potential of state-of-the-art signal processing methods and machine learning for advancing predictive maintenance. This could reduce the number of regular inspections, mitigate premature maintenance costs, and simultaneously increase the vessel’s remaining safe service life. We believe that the structural health monitoring of hydrogen pressure vessels with fiber optic sensors can enhance trust in hydrogen technology contributing to the energy transition in the future. T2 - 11th European Workshop on Structural Health Monitoring CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Hydrogen KW - Fiber optic sensors KW - Composites KW - Machine learning KW - Structural health monitoring PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-602731 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=29701 SP - 1 EP - 7 PB - NDT.net AN - OPUS4-60273 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Otremba, Frank A1 - Romero Navarrete, J. A. T1 - Assesing rail damage in turns due to lateral load transfer N2 - A testing procedure is proposed and used, to estimate the rail damage potentials of variations in both, the height of the cargo´s center of gravity and the railway car suspension´s spring constant. The experimental setup consist ed of a tilt table that slowl y exer ted an increasing lateral acceleration on a two axle bog ie type vehicle equipped with a spring supported container. The potential damaging effect derived from the resulting lateral load transfer, was assessed on the basis of the fourth power law. Results suggest that the cargo having a higher center of gravity could be more damagi ng to the outside rail when compared with the effect of the shorter center of gravity of the cargo, in a range from 0.94% to 3.17%, as a function of the spring constant of the suspension. Consequently and comparatively there would be a long term damaging effect on the rail when having a cargo with a high er center of gravity, so that specific cargo, having a high center of would be more aggressive to the infrastructure On the other hand for the range of time rate changes of the lateral acceleration, it was not found a consisten t trend regarding the effect of the value of the spring constant on the magnitude of the load transfers . T2 - IMECE 2024 CY - Portland, Oregon, USA DA - 17.11.2024 KW - Railway damage KW - Load transfer KW - Fourth power law KW - Experimental methods KW - Center of gravity KW - Tilt table KW - Suspension spring constant PY - 2024 SN - 978-0-7918-8869-8 SP - 1 EP - 4 PB - ASME AN - OPUS4-61785 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gook, Sergej A1 - El-Sari, Bassel A1 - Üstündag, Ömer A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael A1 - Biegler, Max T1 - Kombination des Laserhybridschweißens und UP-Engspaltschweißens für dickwandige Bauteile zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit N2 - Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung eines wirtschaftlichen und robusten Verfahrens zum Schweißen dicker Stahlbleche. Es werden Ergebnisse für das Fügen von Blechen im Dickenbereich von 25 mm bis 80 mm vorgestellt. Die 30 mm dicken Schweißnähte konnten im Stumpfstoß in zwei Durchgängen unter Verwendung des Laserhybridschweißens und des Unterpulverschweißens (UP) geschweißt werden. Das Laserhybridschweißen wird als Einschweißung mit einer Tiefe von ca. 25 mm ausgeführt. Die UP-Lagen werden auf der gegenüberliegenden Seite des Blechs aufgebracht. Bei richtiger Wahl der Schweißparameter wird der Nahtquerschnitt durch eine sichere Überlappung beider Lagen geschlossen. Bei Blechdicken über 30 mm ist eine Kantenvorbereitung erforderlich, die eine Ausführung der UP-Fülllagen in Engspalttechnik ermöglicht. Die Vorteile der vorgeschlagenen Prozesskombination liegen darin, dass die Nahtwurzel der Laserhybridnaht nicht geformt werden muss. Defekte in der Wurzel der Laserhybrideinschweißung können durch die UP-Lagen effektiv beseitigt werden. Das Verfahren bietet eine hohe Stabilität des Schweißprozesses in Bezug auf die Qualität der Blechkanten. Plasmageschnittene Kanten konnten ohne Bindefehler geschweißt werden. Die erreichte Nahtqualität wurde durch zerstörende und zerstörungsfreie Prüfungen bestätigt. T2 - Innovationstag 2024 CY - Düsseldorf, Germany DA - 10.04.2024 KW - Laserhybridschweißen KW - Windturm KW - Dickblech KW - Unterpulverschweißen PY - 2024 SN - 978-3-96144-253-9 VL - 391 SP - 186 EP - 194 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-60031 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Marquardt, R. A1 - Osayi, J. A1 - Kmieciak, S. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verschleißschutz einer Schneckengeometrie durch funktional gradierte Materialien N2 - Hochbelastete Stahlbauteile lassen sich durch Auftragen von Kobalt-Chrom Legierungen vor Verschleiß schützen. Die plötzliche Änderung der Materialeigenschaften führt jedoch zu Spannungen und Rissen im Anbindungsbereich. Daraus resultierende Abplatzungen stellen eine Gefahr für die Funktionsfähigkeit der Maschine und damit für Mensch und Umwelt dar. Um die Belastbarkeit der Schutzschicht zu verbessern, kann die Anbindung durch einen gradierten Materialübergang optimiert werden. Diese funktional gradierten Materialien können mittels pulverbasiertem Directed Energy Deposition aufgetragen werden. Die Methodik zum Aufbau und zur Qualitätssicherung solcher Materialien wurde in vorangegangenen Arbeiten für dickwandige Geometrien gezeigt. Für dünnwandige Geometrien ist die Anwendbarkeit bisher unzureichend untersucht worden. Diese Arbeit zeigt am Beispiel einer dünnwandigen gradierten Schneckengeometrie die Einsatzfähigkeit der Methodik. Dafür wird die Gefügestruktur der Gradierung auf Fehler untersucht und der Härteverlauf gemessen. Außerdem wird die relative Dichte anhand eines bereits trainierten neuronalen Netzes vorhergesagt und mit einer Porositätsuntersuchung verglichen. T2 - 14. Tagung Verschleiß- und Korrosionsschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen CY - Halle a. d. Saale, Germany DA - 12.06.2024 KW - Directed Enery Deposition KW - Funktionally Graded Material KW - Additive Manufacturing KW - DED KW - FGM KW - AM PY - 2024 SP - 1 EP - 7 PB - SLV Halle AN - OPUS4-60721 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Putra, Stephen Nugraha A1 - Bachmann, Marcel A1 - Rethmeier, Michael T1 - Parametric study of the laser energy absorption in high-power laser beam welding N2 - Laser energy absorption on the keyhole wall is decisive for the thermodynamic behavior and the resultant weld properties in the high-power laser beam welding process. However, its highly transient nature on a microsecond scale makes the quantitative analysis challenging. In this paper, the influence of the relevant welding parameters on laser energy absorption is studied statistically by utilizing multiphysical modeling, in which the three-dimensional transient keyhole dynamics and thermo-fluid flow are calculated. A dynamic mesh adaption technique and a localized level-set-based ray-tracing method are employed to improve the model accuracy further. The results show that the focus position has a remarkable effect on the time-averaged laser absorption, and in contrast, the laser energy distribution regime is only slightly influenced by the welding speed in the studied parameter range (1.5–3.0 m/min). The absorption ratio of the laser energy on the keyhole front wall decreases with increasing welding speed and increases with upward-moving focus positions. The comparison between the calculated results and the experimental measurements ensures the validity of the proposed model. T2 - International Congress of Applications of Lasers & Electro-Optics 2024 CY - Los Angeles, CA, USA DA - 03.11.2024 KW - Laser beam welding KW - Laser energy absorption KW - Multiphysics modeling KW - Parametric study KW - Weld pool PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-61629 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rethmeier, Michael A1 - El-Sari, Bassel A1 - Biegler, Max A1 - Gook, Sergej T1 - AI-based welding process monitoring for quality control in the manufacture of large-diameter pipes N2 - The paper presents the experimental results into the development of a multi-channel system for monitoring and quality assurance of the multi-wire submerged arc welding (SAW) process for the manufacture of large diameter pipes. Process signals such as welding current, arc voltage and the acoustic signal emitted from the weld zone are recorded and processed to provide information on the stability of the welding process. It was shown by the experiments that the acoustic pattern of the SAW process in a frequency range between 30 Hz and 2.5 kHz contains the most diagnostic information. In the spectrogram of the acoustic signal, which represents the time course of the frequency spectrum of the welding process, the formation of weld irregularities such as undercuts could be reliably identified. The on-line quality assessment of the weld seam produced is carried out in combination with methods of artificial intelligence (AI). From the results obtained, it can be concluded that the use of the latest concepts in welding and automation technology, combined with the high potential of AI, can achieve a new level of quality assurance in pipe manufacturing. T2 - Pipeline Technology Conference 2024 CY - Berlin, Germany DA - 08.04.2024 KW - Process monitoring KW - Submerged arc welding KW - Acoustic signal KW - Artificial intelligence PY - 2024 UR - https://www.pipeline-conference.com/abstracts/ai-based-welding-process-monitoring-quality-control-large-diameter-pipe-manufacturing SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-62226 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Akyel, Fatma A1 - Gook, Sergej A1 - Üstündag, Ömer A1 - Bakir, Nasim A1 - Brunner-Schwer, Christian A1 - Rethmeier, Michael T1 - Hochleistungs-Lichtbogenschweißen von dicken Stahlblechen mit elekt-romagnetischer Schweißbadunterstützung N2 - Das Unterpulverschweißen (UP) ist das Lichtbogenschweißverfahren mit der höchsten Abschmelzrate. Beim Schweißen von dicken Blechen ist dieses Verfahren jedoch besonders für die Wurzellage von Nachteil. Voll-ständiges Umschmelzen ohne extremen Wurzeldurchhang oder ein Austropfen der Schmelze ist ohne weitere Hilfsmittel schwer zu erreichen. Aus diesem Grund werden Pulver-, Kupfer-, keramische Badstützen oder Ble-che zur Vermeidung des Wurzeldurchhangs verwendet. Bei der Verwendung von Kupfer- oder Keramikstützen beeinflusst beispielsweise die Diffusion chemischer Elemente in die Schweiß- oder Schmelzlinie die mecha-nischen Eigenschaften der Schweißnaht. All diese Badstützen erfordern zusätzliche Schritte zur Vorbereitung und Entfernung sowie zur Reinigung der Schweißwurzel. Die Verwendung einer elektromagnetischen Bad-stütze hat dagegen viele Vorteile. Der Magnet kommt nicht mit dem Werkstück in Kontakt, sodass ein zusätz-licher Schritt des Entfernens nicht erforderlich ist. Versuche mit Laserstrahlschweißen oder Laserhybrid-schweißen haben bereits erstmalig gezeigt, dass Blechdicken bis 30 mm einlagig einseitig geschweißt werden können und zusätzlich ein Spalt oder Kanterversatz von bis zu 2 mm überbrückt werden können. In dieser Arbeit wird die elektromagnetische Badstütze für den UP-Prozess eingesetzt. Die Wurzellage wird an 15 mm dicken Blechen mit einer Spaltgröße von 2 mm geschweißt. Die Verwendung eines elektromagnetischen Sys-tems stellt hier sicher, dass die Schmelze nach oben gedrückt und in Position gehalten wird. Ferner kann die Schweißtiefe entsprechend den magnetischen Parametern angepasst werden. Dieses Verfahren kann die Produktivität im Schweißbereich von vielen Betrieben deutlich steigern und Kosten gleichzeitig senken und kann dazu beitragen, diese Arbeitsplätze in Deutschland zu sichern. T2 - DVS CONGRESS 2024 Große Schweißtechnische Tagung CY - Erfurt, Germany DA - 16.09.2024 KW - Unterpulverschweißen KW - Hochleistungs-Lichtbogenschweißen PY - 2024 SN - 978-3-96144-269-0 VL - 395 SP - 134 PB - DVS Media CY - Düsseldorf AN - OPUS4-61613 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eiz Eddin, Ahmad A1 - Merz, P. A1 - Dombrowski, M. A1 - Loutfi, J. A1 - Zeitler, B. T1 - Building acoustic analysis of doubly curved beam-like shell floors made of CFRP prestressed concrete and its integration into an interdisciplinary optimisation tool N2 - An optimisation tool was developed to reduce the embodied carbon of floor systems. The considered system consists of a doubly curved beam-like shell made of carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) prestressed concrete and an infill layer. The thin-walled design of the system makes it susceptible to sound excitation. Therefore, the optimisation tool considers the static ultimate and serviceability limit states and the sound insulation aspect. Due to a lack of experience with the building acoustic properties of this floor system, it is, in practice, often simplified as a homogeneous floor. This paper aims to investigate its acoustic behaviour in more detail using numerical simulations and to integrate the gained knowledge into the optimisation tool. For this purpose, a simulation concept is set up and implemented. Simulations are carried out for different combinations of geometry and material parameters of the floor system. The data obtained is summarised into linear regression equations that estimate the weighted airborne sound reduction index and the weighted equivalent normalised impact sound pressure level of the system. The optimisation results based on these equations show a clear difference compared to those based on the above-mentioned simplified approach. T2 - IASS 2024 Annual Symposium: Redefining the Art of Structural Design CY - Zurich, Switzerland DA - 26.08.2024 KW - Building acoustic simulation KW - Impact sound pressure level KW - Airborne sound reduction index KW - Doubly curved beam-like shells KW - CFRP KW - Interdisciplinary optimisation PY - 2024 SP - 2752 EP - 2761 PB - International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) CY - Zürich, Schweiz AN - OPUS4-63089 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Theiler, Geraldine A1 - Cano Murillo, Natalia A1 - Hashimoto, H. A1 - Aoyagi, A. A1 - Dobbelaar, E. T1 - On the way to sustainable and hydrogen compatible sealing materials N2 - In this contribution, the sliding performance of newly formulated polymer materials with improved sustainability are investigated and compared with conventional materials. Tribological tests were performed in hydrogen at ambient temperature as well as cryogenic medium. The samples were arranged in a pin-on-disk configuration with a flat pin sliding against a rotating austenitic steel disk. The friction and wear mechanisms are described and discussed by means of surface analyses. T2 - PolyTrib 2024 CY - Portoroz, Slowenia DA - 03.10.2024 KW - High-performance polymers KW - Sliding wear KW - Hydrogen KW - Cryogenic PY - 2024 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-61421 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Hongyi A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja ED - Makovická Osvaldová, L. ED - Hasburgh, L. E. ED - Das, O. T1 - Applying experimental determined kinetic parameters to the simulation of vegetation fire in the Fire Dynamics Simulator N2 - Although intense wildfire research has been done in the US and in Australia, it cannot be transferred directly to the situation in Europe as the local vegetation has a significant influence on the fire spread. The EU-funded project TREEADS and the so-called German pilot within the project are concentrating on wildfire in Europe. Extensive experimental research is done on local vegeta-tion in Germany and the experimental results are used to adjust the Fire Dynam-ics Simulator (FDS) to local vegetation as a fuel in the calculations. The particle model and the boundary fuel model are developed for the simulation of forest fires. Both models require the kinetic input for the dehydration, pyrolysis, and char oxidation process. This three-step simplified model describes the basic fuel combustion kinetic. Most published simulations use the default kinetic input of pine needles from FDS user manual. To adjust the simulation to local vegetation, the corresponding kinetic parame-ters have been experimental investigated. Samples of pine needles, moss and other falling leaves were collected, air dried and grinded into powder. The TG analysis of all these samples were done under different heating rate of 5, 10 and 20K/min. The activation energy and the corresponding pre-exponential factor were calcu-lated. The results show that fire spread depends significantly on the vegetation and comparison with small scale experiments show good agreement using the new kinetic parameters. The new model is applied to a larger scenario and will be compared to the results of large-scale experiments for further validation of the model. T2 - Wood and Fire Safety 2024 CY - Štrbské Pleso, Slovakia DA - 12.05.2024 KW - Forest KW - Simulation KW - FDS KW - Vegetation fire KW - Fire Dynamics Simulator KW - Kinetic parameters PY - 2024 SN - 978-3-031-59177-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-59177-8_45 SP - 389 EP - 396 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-60252 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Hongyi A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja T1 - TREEADS - Experimente und numerische Simulation zur Brandausbreitung von Vegetationsbränden N2 - Um die Ausbreitungsmechanismen von Vegetationsbränden und besonders bei Bodenbränden besser zu verstehen, wurden die Einflussfaktoren auf die Brandausbreitung näher untersucht. Da die Brandausbreitung auch in starkem Maße von der lokalen Vegetation abhängt, war eine Charakterisierung der lokalen Vegetation und der Bodenverhältnisse wichtig. Die Wetterverhältnisse spielen einerseits im Vorfeld des Brandes durch längere Dürreperioden als auch während des Brandes, z.B. durch den Windeinfluss, zusätzlich eine große Rolle. Durch die numerische Simulation kann eine größere Variation der Einflussgrößen abgebildet werden als durch die zeitlich und finanziell begrenzten experimentellen Möglichkeiten. Für die Berechnungen wird der Fire Dynamic Simulators (FDS) mit dem Paket WFDS verwendet. Dadurch kann mit einem vereinfachten 3-Phasen-Reaktionskinetikmodell, bestehend aus Dehydrierung, Pyrolyse, Kohleoxidation, die Ausbreitung von Vegetationsbränden verschiedener Waldbodenarten untersucht werden. Es wurden dazu 6 typische Pflanzenarten und Bodenproben aus Kiefern-, Buchen und Eichenbeständen ausgewählt. Die gesammelten Waldbodenproben wurden alle hinsichtlich des Wassergehalts, des organischen Gehalts, der Packungsdichte, der Dichte und der statistisch ermittelten Pflanzenartenverteilung charakterisiert. Das kinetische Abbrandverhalten wurde durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) untersucht. Alle diese Daten wurden als Eingabeparameter für die Simulation verwendet. Die numerischen Simulationen werden mit Experimenten im kleinen, mittleren und Real-Maßstab validiert. T2 - 70. Jahresfachtagung der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes CY - Magdeburg, Germany DA - 06.05.2024 KW - Waldbrand KW - Simulation KW - FDS PY - 2024 SN - 978-3-936050-38-7 SP - 321 EP - 336 PB - VdS CY - Köln ET - 2 AN - OPUS4-60258 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nikoonasab, Ali A1 - Müller, Thoralf A1 - Gluth, Gregor T1 - Study of steel behavior in synthetic pore solutions of GGBFS-containing cements using EIS N2 - Steel corrosion in sulfide-containing solutions presents a challenge in a number of environments and appli¬cations, such as the kraft process, the oil and gas industry, and reinforced concrete structures. In concrete, sulfides are introduced by ground granulated blast-furnace slag (GGBFS), which is a widespread component of standard cements and which can also be utilized in the production of alkali-activated materials (AAMs). However, a knowledge gap exists concerning the compositions of pore solutions in GGBFS-containing cements, especially regarding sulfur and its various species and understanding how these sulfur species affect the surface layer and the corrosion behavior of steel in such environments. The present study employed electrochemical impedance spec¬tros-copy to study the behavior of steel in synthetic solutions representing GGBFS-containing cements and AAMs. The electrochemical behavior of steel in sulfide-containing solutions differs from that observed in ordinary Portland cement solutions, generally exhibiting lower open circuit potentials and polarization resistances in the former environments. This suggests that the criteria or standards used to assess the probability of steel corrosion in Portland cement concrete are not applicable to GGBFS-containing concrete due to differences of their pore solution compositions. T2 - International Workshop on Impedance Spectroscopy – IWIS 2024 CY - Chemnitz, Germany DA - 24.09.2024 KW - Cement KW - Ground granulated blast-furnace slag KW - Sulfide KW - Steel corrosion KW - Impedance spectroscopy PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1109/IWIS63047.2024.10847235 SP - 44 EP - 48 PB - IEEE AN - OPUS4-61221 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -