TY - CONF A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Held, Mathias A1 - Klärner, M. A1 - Winkler, T. A1 - Kroll, L. T1 - Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe mittels geführter Wellen N2 - Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich. In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen. T2 - DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik CY - Vienna, Austria DA - 15.08.2021 KW - Ultraschall KW - Composites KW - Thermoplastische Kunststoffe PY - 2021 AN - OPUS4-57344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Held, Mathias A1 - Klärner, M. A1 - Winkler, T. A1 - Kroll, L. T1 - Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen N2 - Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich. In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen. T2 - DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik CY - Vienna, Austria DA - 15.08.2021 KW - Ultraschall KW - Composites KW - Thermoplastische Kunststoffe PY - 2021 SP - 52 EP - 55 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik (DEGA) CY - Berlin AN - OPUS4-57340 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kinne, R. W. A1 - Gunnella, F. A1 - Kunisch, E. A1 - Heinemann, S. A1 - Nies, B. A1 - Maenz, S. A1 - Horbert, V. A1 - Illerhaus, Bernhard A1 - Huber, R. A1 - Firkowska-Boden, I. A1 - Bossert, J. A1 - Jandt, K. D. A1 - Sachse, A. A1 - Bungartz, M. A1 - Brinkmann, O. T1 - Performance of calcium phosphate cements in the augmentation of sheep vertebrae - An ex vivo study N2 - Oil-based calcium phosphate cement (Paste-CPC) shows not only prolonged shelf life and injection times, but also improved cohesion and reproducibility during application, while retaining the advantages of fast setting, mechanical strength, and biocompatibility. In addition, poly(L-lactideco-glycolide) (PLGA) fiber reinforcement may decrease the risk for local extrusion. Bone defects (diameter 5 mm; depth 15 mm) generated ex vivo in lumbar (L) spines of female Merino sheep (2–4 years) were augmented using: (i) water-based CPC with 10% PLGA fiber reinforcement (L3); (ii) Paste-CPC (L4); or (iii) clinically established polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement (L5). Untouched (L1) and empty vertebrae (L2) served as controls. Cement performance was analyzed using micro-computed tomography, histology, and biomechanical testing. Extrusion was comparable for Paste-CPC(-PLGA) and PMMA, but significantly lower for CPC + PLGA. Compressive strength and Young’s modulus were similar for Paste-CPC and PMMA, but significantly higher compared to those for empty defects and/or CPC + PLGA. Expectedly, all experimental groups showed significantly or numerically lower compressive strength and Young’s modulus than those of untouched controls. Ready-to-use Paste-CPC demonstrates a performance similar to that of PMMA, but improved biomechanics compared to those of water-based CPC + PLGA, expanding the therapeutic arsenal for bone defects. O, significantly lower extrusion of CPC + PLGA fibers into adjacent lumbar spongiosa may help to reduce the risk of local extrusion in spinal surgery. KW - Sheep KW - PMMA KW - Calcium phosphate bone cement KW - Oil-based KW - Ready-to-use KW - Water-based KW - Micro-CT KW - Compressive strength KW - Young’s modulus PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-569072 SN - 1996-1944 VL - 14 IS - 14 SP - 1 EP - 12 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-56907 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnur, C. A1 - Moll, J. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schütze, A. A1 - Schneider, T. ED - Kundu, T. ED - Reis, H. ED - Ihn, J.-B. ED - Dzenis, Y. T1 - Explainable Machine Learning for Damage Detection: in Carbon Fiber Composite Plates Under Varying Temperature Conditions N2 - Understanding on how a machine learning model interprets data is a crucial step to verify its reliability and avoid overfitting. While the focus of the scientific community is nowadays orientated towards deep learning approaches, which are considered as black box approaches, this work presents a toolbox that is based on complementary methods of feature extraction and selection, where the classification decisions of the model are transparent and can be physically interpreted. On the example of guided wave benchmark data from the open guided waves platform, where delamination defects were simulated at multiple positions on a carbon fiber reinforced plastic plate under varying temperature conditions, the authors could identify suitable frequencies for further investigations and experiments. Furthermore, the authors presented a realistic validation scenario which ensures that the machine learning model learns global damage characteristics rather than position specific characteristics. T2 - 2021 48th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Online meeting DA - 28.07.2021 KW - Explainable machine learning KW - Guided waves KW - Damage detection KW - Structural health monitoring KW - Composite structures PY - 2021 SN - 978-0-7918-8552-9 U6 - https://doi.org/10.1115/QNDE2021-75215 VL - QNDE2021-75215 SP - 1 EP - 6 PB - The American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, USA AN - OPUS4-56723 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shaheen, Sabahat T1 - Photonic crystal fibers for microwave signal processing N2 - We present a novel design of an optical True Time Delay Line based on a 19-core Photonic Crystal Fiber that operates in a broad radiofrequency signal processing range from 1 to 67 GHz on a 10-km link, thus enabling simultaneous signal distribution and processing. T2 - 2021 IEEE Photonics Conference (IPC) CY - Vancouver, BC, Canada DA - 18.10.2021 KW - Delay lines KW - Photonic crytal fibers KW - Optical fibers PY - 2021 SN - 978-1-6654-1601-6 U6 - https://doi.org/10.1109/IPC48725.2021.9592934 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE AN - OPUS4-56582 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Völker, Tobias A1 - Günther, Tobias T1 - Condition assessment of concrete infrastructure with LIBS N2 - Due to the ageing of the infrastructure facilities, a reliable assessment of the condition of concrete structures is of great interest to plan timely and appropriate measures. In concrete structures, pittingcorrosion of the reinforcement is the predominant deterioration mechanism affecting serviceability and eventually structural performance. Determination of quantitative chloride ingress is not only necessary to obtain valuable information on the current condition of a structure, but the data obtained can also be used to predict future developments and the associated risks. An overview of the progress and the possibilities of the application of laser-induced breakdown spectroscopy for concrete analysis in daily civil engineering practice is given. High-resolution 2D measurements of drill cores to determine the penetration of harmful species into concrete is presented. Furthermore, the application of a mobile LIBS system in a parking garage is shown. The system consists of a diode-pumped low-energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer. A scanner allows two-dimensional element mapping. Progress towards the establishment of LIBS in a leaflet for the analysis of chlorine ingress into concrete in civil engineering is presented. T2 - Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy 2021 CY - Gijón, Spain DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Concrete KW - Chlorine KW - Civil engineering PY - 2021 AN - OPUS4-56536 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, U. A1 - Deresch, A. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. T1 - Schnelle Messung und tomographische Rekonstruktion von Brennflecken < 5 μm durch Aufnahmen strukturierter Prüfkörper N2 - Im Europäischen EMPIR-Projekt „NanoXSpot“ (Measurement of the focal spot size of Xray tubes with spot sizes down to 100 nm) werden neue Messmethoden für Brennflecke von Röntgenröhren entwickelt. Teil des Projektes ist die Entwicklung eines zur Lochkameramethode äquivalenten Messverfahrens für kleine Brennflecke. ASTM E 1165-20, Annex A, beschreibt die Bestimmung von Brennfleckgrößen aus Kantenprofilen von Lochaufnahmen für Röntgenröhren mit Brennflecken > 50 μm. Es wurde bereits vorgeschlagen über die Analyse der richtungsabhängigen Kantenunschärfe einer Lochblende und anschließender CT-Rekonstruktion die Intensitätsverteilung des Brennflecks äquivalent zur Lochkameraaufnahme zu berechnen. Die Lochkameramethode, wie in EN 12543-2 und ASTM E 1165-20 beschrieben, ist im unteren Größenbereich für Mikrofokusröhren nicht geeignet, da Pinholes < 10 μm schwer zu fertigen sind und lange Belichtungszeiten erwartet werden. Mit Hilfe exakt gefertigter Lochblenden sowie strukturierter Targets mit konvergierenden Strukturen wird der Bereich mit der Single-Shot-CT-Methode auf die Messung von Mikrofokusröhren, alternativ zur Vermessung von Kanten oder Strichgruppenkörpern, erweitert. Die rekonstruierten Brennfleckformen werden mit Kantenund Lochkameraaufnahmen quantitativ verglichen, um die Messgenauigkeit zu bewerten. Außerdem werden CNR und Messzeit bestimmt, um die Wirtschaftlichkeit der Verfahren zu bewerten. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Prüfkörper KW - Rekonstruktion PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-561846 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-56184 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Braml, T. A1 - Wimmer, J. A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kuhn, T. A1 - Reingruber, M. A1 - Gordt, A. A1 - Hamm, J. ED - Krieger, J. T1 - Datenablage als Grundlage für den digitalen Zwilling eines Bauwerks – Verwaltungsschale BBox N2 - Der Weg zur digitalen Brücke ist eingeschlagen. Im Bereich der Planung, Bauüberwachung und -ausführung wird aktuell das Building Information Modelling (BIM) eingeführt. Ist eine Brücke in der Baulast von Bund und Ländern errichtet, wird ihr Zustand im Zuge von wiederkehrenden Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 lückenlos überwacht. Abgespeichert werden die Informationen der Überwachung in einer Datenbank (ASB-ING Teilsystem Bauwerksdaten). Aus dieser Datenbank können anschließend relevante Informationen in ein objektspezifisches Bauwerksbuch überführt werden. In dieser Datenbank werden im Vorfeld definierte Daten abgespeichert. Reine Messdaten oder aber auch die verwendeten ingenieurtechnisch-physikalischen Modelle verbleiben in der Regel bei den beauftragen Dienstleistern. Zusammengefasst existieren verschiedene parallele Insellösungen der Informationsablage. Gegenstand verschiedener Forschungsanstrengungen ist es nun Lösungen zu finden, die einen ganzheitlichen Ansatz für den Informationsfluss von der Errichtung über den Betrieb bis hin zum Abbruch eines Bauwerkes sicherstellen. Im Rahmen einer prototypischen Entwicklung wird auf Grundlage, des für die Industrie 4.0 entwickelten open source Software Framework Eclipse BaSyx, ein möglicher Lösungsansatz – die Verwaltungsschale BBox (Bridge Box) - präsentiert. Dieser Lösungsansatz stellt das physikalisch-ingenieurtechnische Modell zur Zustandsbewertung der Brücke gedanklich in den Mittelpunkt. Unter der Voraussetzung einer durchgängigen Digitalisierung der gesamten Prozessschritte innerhalb der Lebensdauer der Brücke, kann jeder Planungs- und Fertigungsschritt, die Instandhaltung einschließlich des Rückbaus erfasst werden. Das Besondere hierbei ist, dass auch die Grundlagen der Bewertung, wie Messdaten, mit abgespeichert werden. Die Modellstruktur der Verwaltungsschale erlaubt hierbei eine bedarfsgerechte Granularität hinsichtlich der Messdaten auf allen virtuellen Ebenen, um das physikalisch-ingenieurtechnisch Modell mit Daten zu versorgen. Die gewählte Form der Datenablage bildet den Grundstein für zukünftige KI-Auswertungen z.B. mit den Methoden des Maschinellen Lernens (ML). Der Zugriff auf die dafür jeweils benötigten Daten wird durch die Ablage der Daten einschließlich Metadaten und den Einsatz einer Standard S3 Schnittstelle stark vereinfacht. Der Beitrag stellt die Entwicklung und die Systemarchitektur der BBox am Beispiel von 2 Projekten dar. T2 - 1. Fachkongress Digitale Transformation im Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur CY - Esslingen, Germany DA - 29.05.2021 KW - Brücke KW - Digitalisierung KW - Digitaler Zwilling KW - Datenablage PY - 2021 UR - https://elibrary.narr.digital/article/99.125005/dtv202110075 SN - 2748-9221 IS - 1 SP - 75 EP - 84 PB - expert verlag AN - OPUS4-56159 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Maierhofer, Christiane ED - Drachenberg, T. T1 - Thermische Kontraste - Der Blick hinter die Fassade N2 - Die Thermografie beruht auf der bildlichen Darstellung von Temperaturunterschieden oder auch thermischen Kontrasten an der Oberfläche eines Untersuchungsobjektes. Diese bilden sich nur her-aus, wenn sich das Untersuchungsobjekt gerade erwärmt oder abkühlt. Der Beitrag erklärt mittels eines stark vereinfachten Modells die Entstehung solcher Kontraste als dynamischen Effekt verschiedener Abkühlgeschwindigkeiten. Neben Laborergebnissen werden beispielhaft einige Ergeb-nisse von einem mittelalterlichen Baudenkmal präsentiert, um das Verständnis für die thermografische Inspektion von Fassaden zu vertiefen. T2 - 14. Konservierungswissenschaftliches Kolloquium Berlin Brandenburg CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2021 KW - Ablösungen KW - Aktive Thermografie KW - Bauthermografie KW - Metallanker PY - 2021 SN - 978-3-945880-90-6 VL - 61 SP - 104 EP - 119 PB - Hendrik Bäßler CY - Berlin AN - OPUS4-55475 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, T. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Sigmund, S. A1 - Hünger, K.-J. A1 - Kositz, M. T1 - Analyse des gefügeabhängigen Löslichkeitsverhaltens potenziell AKR-empfindlicher Gesteinskörnungen T1 - Analysis of the microstructure depending solubility behavior of potential ASR sensitive aggregates N2 - Das gefügeabhängige Löslichkeitsverhalten wurde an folgenden vier Gesteinskörnungen unterschiedlicher Alkaliempfindlichkeitsklassen untersucht: • GK1 (EIII-S): quarzreicher Kies • GK2 (EIII-S): Grauwacke (Splitt) • GK3 (EI-S): Quarz-Feldspat-Porphyr (Splitt) • GK4 (EI-S): sandsteinreicher Kies DiePorenstrukturanalyse erfolgte sowohl an Einzelkörnern mittels vergleichender 3D-CT und BET- Untersuchungen als auch an Korngemengen der einzelnen Kornfraktionen (außer Fraktion 16/22 mm) über die Wasseraufnahme und mit BET. Für die Visualisierung und Quantifizierung der von außen zugänglichen Oberflächenanteile der Einzelkörner wurde ein Softwaretool entwickelt, erprobt und erfolgreich angewandt. Es gelang so u.a. den Nachweis zu erbringen, dass die gebrochenen Einzelkörner der Grauwacke und des Rhyoliths einen deutlich geringeren von außen zugänglichen Oberflächenanteil als die gleichartigen Gesteinskörner aus dem Kies besitzen. Aufgrund der limitierten Ortsauflösung der 3D-CT von 11 bis 16,5 μm wurde mit BET eine um drei Zehnerpotenzen höhere spezifische Oberfläche ermittelt. Zu den Porositätsuntersuchungen an den Korngemengen sei angemerkt, dass zum Teil gegenläufige Trends zwischen offener Porosität und spezifischer Oberfläche festgestellt wurden. Dieses ist beim Bezug des bei den Löseversuchen in 0,1 M KOH mit definierter NaCl-Zugabe aus der Gesteinskörnung gelösten SiO2 und Al2O3 von zentraler Bedeutung. Bei den Löseversuchen an den fraktionsspezifischen Korngemengen selbst zeigte sich, dass die stufenweise Erhöhung des NaCl-Gehalts von 0 auf 10 M.-% im Eluat eine erhöhte SiO2-Löslichkeit und eine verminderte Auslaugung von Al2O3 zur Folge hat. Auffallend war hierbei, dass die Al2O3-Löslichkeit bei GK4 ohne und mit geringer NaCl-Zugabe die mit Abstand höchsten Werte annimmt. Bei den zusätzlich durchgeführten Löseversuchen an den tomografierten Einzelkörnern in 1 M KOH-Lösung mit Zugabe von 1 M.-% NaCl zeigte sich, dass nur vereinzelt bei den untersuchten Gesteinsarten eine Korrelation zwischen dem SiO2- bzw. Al2O3-Gehalt im Eluat und der absoluten BET-Oberfläche nachweisbar ist. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass neben der Oberfläche weitere Parameter (z.B. die mineralogische Zusammensetzung der Einzelkörner) das Löseverhalten maßgebend beeinflussen. Bei den parallel zu den Löseversuchen durchgeführten Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 zeigte sich, dass die Alkaliempfindlichkeit der GK4 bei beiden Betonversuchen mit Alkalizufuhr unterschiedlich zu bewerten ist. So ist unabhängig von der vorgegebenen pessimalen Betonrezeptur des Fahrbahndeckenbetons ausschließlich bei der Klimawechsellagerung die GK4 als alkaliempfindlich einzustufen. Allerdings konnte der Befund der stark ausgeprägten AKR bei der GK4 mit der Dünnschliffmikroskopie nicht bestätigt werden. Analoges gilt für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von GK2 mit den Betonversuchen nach der Alkalirichtlichtlinie des DAfStb. So ist auch hier die GK2 nicht im 60 °C-Betonversuch sondern ausschließlich im 40 °C-Betonversuch als alkaliempfindlich einzustufen. Dienach den verschiedenartigen Betonversuchen durchgeführten LIBS-Analysen am Vertikalschnitt der Prüfkörper zeigen, dass im Kernbereich nach dem 60 °C-Betonversuch mit 10 %iger NaCl-Lösung und nach der Klimawechsellagerung mit NaCl-Beaufschlagung annähernd gleich hohe Natrium- und Chloridgehalte vorgefunden werden. Wider Erwarten treten an den beaufschlagten Prüfflächen Abreicherungen von Natrium und Anreicherungen von Chlorid auf. Im 40°C- und 60 °C-Betonversuch wurde das Natrium bis in eine maximale Tiefe von ca. 30 mm bzw. 20 mm ausgelaugt. Die aufbauenden korrelativen Betrachtungen zwischen den Ergebnissen des 60°C Betonversuchs mit Alkalizufuhr und der Löseversuche an den fraktionsspezifischen Korngemengen in 1 M KOH-Lösung mit definierter NaCl-Zugabe sind durchaus vielversprechend. So zeigt sich beispielsweise beim Waschbeton, dass der fraktionsspezifisch gewichtete SiO2-Überschuss im Eluat nach 56 Tagen mit Zugabe von 0,5 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche zur gleichen Einstufung der vier betrachteten Gesteinskörnungen wie bei den Dehnungen im 60 °C-Betonversuch mit 3 %-iger NaCl-Lösung führt. Außerdem korrelieren die im 60 °C-Betonversuch mit 10 %-iger NaCl-Lösung ermittelten Dehnungen mit dem gewichteten SiO2-Überschuss im Eluat bei Zugabe von 2 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche. Ausschließlich bei den Betonversuchen nach der Alkali-Richtlinie erwies sich der Bezug des im Eluat ermittelten SiO2-Überschusses auf die BET-Oberfläche als zielführend. Aufgrund des Potenzials der Löseversuche mit NaCl-Zugabe für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung im Fahrbahndeckenbeton wird empfohlen, die vergleichenden Untersuchungen zwischen den Löseversuchen an Korngemischen der einzelnen Fraktionen und den Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 mit einer möglichst hohen Anzahl an Gesteinskörnungen und einem präzisierten Untersuchungsumfang fortzuführen. N2 - The following four aggregates (GK) of varying grades of alkali sensitivity were examined for their microstructure-dependent solubility behavior: • GK1 (EIII-S) gravel with high quarz content • GK2 (EIII-S) greywacke (crushed stone) • GK3 (EI-S) quarz-feldspar-porphyry (crushed stone) • GK4 (EI-S) gravel with high sandstone content Pore structure analysis was carried out both on single grains using comparative 3D-CT and BET tests, and on grain samples of individual grain fractions (excluding the 16/22 mm fraction) using water absorption and BET. A software tool for visualizing and quantifying the externally accessible surfaces of single grains was developed, tested and successfully applied. This enabled us, among other things, to prove that single broken grains of greywacke and rhyolite have a much smaller externally accessible surface than grains of gravel of the same aggregate fraction. Due to the 3D-CT’s limited spatial resolution of 11 to 16.5 μm, BET was used to determine a two to three powers of ten higher specific surface. In relation to the porosity tests of the grain samples, it should be noted that in some cases, counterdirectional trends between open porosity and specific surface were determined. This is of central importance in relation to the SiO2 and Al2O3 dissolved from the aggregate in the solubility tests in 1 M KOH with defined addition of NaCl. The solubility tests on the grain samples of specific fractions showed that the gradual increase of the NaCl content in the eluate from 0 to 10 M.-% resulted in increased SiO2 solubility and reduced leaching of Al2O3. It was striking in this context that the solubility of Al2O3 in GK4 with no or little addition of NaCl gives by far the highest values. The additional solubility tests carried out on single grains, that were previously subjected to CT testing, in 1 M KOH solution with 1 M.-% added NaCl showed that in the types of aggregate examined, a correlation between the SiO2 and Al2O3 in eluate and the absolute BET surface is only occasionally demonstrable. This is probably due to the fact that solubility behavior is decisively influenced by other parameters in addition to the surface (e.g. by the mineralogical composition of individual grains). The concrete tests according to ARS 04/2013 carried out parallel to the solubility tests showed that GK4’s alkali sensitivity in both concrete tests with added alkali must be evaluated differently. For example, independent of the prescribed pessimal road surface concrete formula, GK4 can only be classified as alkali sensitive under cyclic storage. However petrographic microscopy could not confirm the findings of very marked ASR in GK4. The same applies to the evaluation of alkali sensitivity in GK2 with the concrete tests according to the German Committee for Structural Concrete (DAfStb)’s Alkali Guidelines. In this case too, GK2 should not be classified as alkali sensitive in 60 °C concrete testing, but only in 40 °C concrete testing. The LIBS analyses carried out on the vertical cross-section of the test specimens after the various concrete tests showed that almost equally high sodium and chloride levels were found in the core area after the 60 °C concrete prism test with 10 % NaCl solution and after cyclic storage with NaCl application. Contrary to expectations, the surfaces of samples after NaCl application showed a decrease in sodium and an increase in chloride. In the 40°C and 60°C concrete prism tests, sodium was depleted up to a maximum depth of approx. 30 mm and 20 mm respectively. Subsequent correlative observations between the findings of the 60°C concrete prism test with alkali application, and the solubility tests on the samples of specific grain fractions in 1 M KOH solution with defined NaCl addition, are very promising. In the case of exposed aggregate concrete, for example, the fraction-specific weighted excess SiO2 to in the eluate after 56 days with added 0.5 M.-% NaCl unrelated to the BET surface results in the same classification of the four aggregates examined as the expansions in the 60 °C concrete prism test with 3% NaCl solution. In addition, the expansions found in the 60 °C concrete prism test with 10% NaCl solution correlated with the weighted excess SiO2 in eluate with added 2 M.-% NaCl without relation to the BET surface. Only in the case of the concrete test in accordance with the Alkali Guidelines did the relationship of the excess SiO2 in the eluate to the BET surface prove to be productive. Due to the potential of the solubility test with added NaCl for the evaluation of alkali sensitivity of aggregates in road surface concrete, we recommend continuing with comparative tests between solubility tests of grain samples of the various fractions and the concrete tests in accordance with ARS O4/13 with the greatest possible number of aggregates and a precisely defined investigation scope. KW - LIBS KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Gesteinskörnung KW - Alkaliempfindlichkeit KW - 3D-CT KW - Tausalzeintrag PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25832 UR - https://bast.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2583 SN - 978-3-95606-648-1 SN - 0943-9323 VL - S 165 SP - 1 EP - 111 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54755 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fontoura Barroso, Daniel A1 - Epple, Niklas A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - A Portable Low-Cost Ultrasound Measurement Device for Concrete Monitoring N2 - This paper describes a new ultrasonic measuring device called “W-Box”. It was developed based on the requirements of the DFG Forschergruppe (research unit) CoDA for a portable device for monitoring of concrete specimens, models and actual structures using embedded ultrasonic transducers as well as temperature and humidity sensors. The W-Box can send ultrasonic pulses with a variable frequency of 50–100 kHz to one selectable transducer and records signals from up to 75 multiplexed channels with a sample rate of 1 MHz and a resolution of 14 bits. In addition, it measures temperature and humidity with high accuracy, adjustable amplification, restarts automatically after a power failure and can be fully controlled remotely. The measured data are automatically stored locally on-site data quality checks and transferred to remote servers. The comparison of the W-Box with a laboratory setup using commercial devices proves that it is equally reliable and precise, at much lower cost. The W-Box also shows that their measurement capacities, with the used embedded ultrasonic transducers, can reach above 6 m in concrete. KW - Low-cost KW - Coda wave interferometry KW - Ultrasound KW - IoT KW - Non-destructive testing PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-546756 SN - 2411-5134 VL - 6 IS - 2 SP - 1 EP - 17 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-54675 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kudela, P. A1 - Radzienski, M. A1 - Moix-Bonet, M. A1 - Willberg, C. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Tschöke, K. A1 - Moll, J. T1 - Dataset on full ultrasonic guided wavefield measurements of a CFRP plate with fully bonded and partially debonded omega stringer N2 - The fourth dataset dedicated to the Open Guided Waves platform presented in this work aims at a carbon fiber composite plate with an additional omega stringer at constant temperature conditions. The dataset provides full ultrasonic guided wavefields. A chirp signal in the frequency range 20-500 kHz and Hann windowed tone-burst signal with 5 cycles and carrier frequencies of 16.5 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz and 300kHz are used to excite the wave. The piezoceramic actuator used for this purpose is attached to the center of the stringer side surface of the core plate. Three scenarios are provided with this setup: (1) wavefield measurements without damage, (2) wavefield measurements with a local stringer debond and (3) wavefield measurements with a large stringer debond. The defects were caused by impacts performed from the backside of the plate. As result, the stringer feet debonds locally which was verified with conventional ultrasound measurements. The dataset can be used for benchmarking purposes of various signal processing methods for damage imaging. The detailed description of the dataset is published in Data in Brief Journal. KW - Open data KW - Ultrasonic guided waves KW - Experimental data PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.5281/zenodo.5105861 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-54504 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Prabhakara, Prathik A1 - Mielentz, Frank A1 - Stolpe, Heiko A1 - Behrens, Matthias A1 - Lay, Vera A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Simulation and construction of a focussing borehole probe for ultrasonic investigations at sealing structures for radioactive waste repositories N2 - A novel ultrasonic borehole probe is developed for the quality assurance of sealing structures in radioactive waste repositories using existing research boreholes. The aim is to analyse the sealing structures made of salt concrete concerning potential cracks, delamination, and embedded objects. A first prototype of the probe uses 12 individual dry point contact (DPC) shear horizontal wave transducers separated by equidistant transmitter/receiver arrays, each consisting of six individual transducers. It is operated with a commercial handheld ultrasonic testing device used in civil engineering. In order to increase the generated sound pressure of the borehole probe, the number of transducers will be increased to 32 for the novel probe. In addition, a time-controlled excitation of the individual probes is used to steer a focused sound beam to a certain angle and focus on a certain distance based on calculated time delays. Hence, the sensitive test volume is more limited, and the signal-to-noise ratio of the received signals improved. This paper presents the validation of the newly developed phased array borehole probe by beam simulation and experimentally on a half-cylindrical test specimen to investigate the directional characteristics. In combination with geophysical reconstruction method, an optimised radiation characteristic of the probe, an improved signal quality and thus an increased reliability of the results in imaging is expected. This is of great importance to construct safe sealing structures needed for radioactive or toxic waste disposal. T2 - NDT UT-Online 21 CY - Online meeting DA - 01.11.2021 KW - Borehole probe KW - Engineered Barrier System (EBS) KW - SealWasteSafe KW - Phased array technique KW - Monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-54500 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Moufid, M. A1 - Tiebe, Carlo A1 - El Bari, N. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bouchikhi, B. T1 - Combining of TD-GC-MS and home developed electronic nose for road traffic air monitoring N2 - In this work, we demonstrate the ability of an electronic nose system based on an array of six-semiconductor gas sensors for outdoor air quality monitoring over a day at a traffic road in downtown of Meknes city (Morocco). The response of the sensor array reaches its maximum in the evening of the investigated day which may due to high vehicular traffic or/and human habits resulting in elevated concentrations of pollutants. Dataset treatment by Principal Component Analysis and Discriminant Function Analysis shows a good discrimination between samples collected at different times of the day. Moreover, Support Vector Machines were used and reached a classification success rate of 97.5 %. Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS) technique was used to validate the developed e-nose system by identifying the composition of the analyzed air samples. The discrimination obtained by e-nose system was in good agreement with the TD-GC-MS results. This study demonstrates the usefulness of TD-GC-MS and e-nose, providing high accuracy in discriminating outdoor air samples collected at different times. This demonstrates the potential of using the e-nose as a rapid, easy to use and inexpensive environmental monitoring system. T2 - 2021 IEEE International Conference on Design & Test of Integrated Micro & Nano-Systems (DTS) CY - Sfax, Tunisia DA - 07.06.2021 KW - GC-MS KW - Electronic nose KW - Gas sensors KW - Urban air monitoring PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1109/DTS52014.2021.9498110 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-54401 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Moufid, M. A1 - Tiebe, Carlo A1 - El Bari, N. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bouchikhi, B. T1 - Characterization of Unpleasant Odors in Poultry Houses Using Metal Oxide Semiconductor-Based Gas Sensor Arrays and Pattern Recognition Methods N2 - In this study, the ability of an electronic nose developed to analyze and monitor odor emissions from three poultry farms located in Meknes (Morocco) and Berlin (Germany) was evaluated. Indeed, the potentiality of the electronic nose (e-nose) to differentiate the concentration fractions of hydrogen sulfide, ammonia, and ethanol was investigated. Furthermore, the impact change of relative humidity values (from 15% to 67%) on the responses of the gas sensors was reported and revealed that the effect remained less than 0.6%. Furthermore, the relevant results confirmed that the developed e-nose system was able to perfectly classify and monitor the odorous air of poultry farms. T2 - 1st International Electronic Conference on Chemical Sensors and Analytical Chemistry CY - Online meeting DA - 01.07.2021 KW - Pattern recognition methods KW - Gas sensors KW - Electronic nose KW - poultry odorous air monitoring PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-544005 UR - https://csac2021.sciforum.net/ VL - 5 IS - 52 SP - 1 EP - 7 PB - MDPI AN - OPUS4-54400 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheuschner, Nils A1 - Altenburg, Simon A1 - Mohr, Gunther A1 - Straße, Anne A1 - Oster, Simon A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Infrared Thermography of the DED-LB/M and PBF LB/M processes N2 - Infrared thermography is a technique that allows to measure the temperatures of objects by analyzing the intensity of the thermal emission without the need of direct contact with very high spatial and temporal resolution. As the temperature is a fundamental factor for the additive manufacturing processes of metals, infrared thermography can provide experimental data that can be used for the validation of simulations and improving the understanding of the processes as well as for in-situ process monitoring for nondestructive evaluation (NDE) for quality control. In this talk we will provide an overview over the possibilities of state of the art thermographic in-situ monitoring systems for the DED-LB/M and PBF-LB/M processes and the challenges such as phase transitions and unknown emissivity values in respect to the determination of real temperatures. We define the requirements for different camera systems in various configurations and give examples on the selection of appropriate measurement parameters and data acquisition techniques as well as on techniques for data analysis and interpretation. Finally, we compare in-situ monitoring methods against post NDE methods by analyzing the advantages and disadvantages of both. This research was funded by BAM within the Focus Area Materials. T2 - Coupled2021 - IX International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering CY - Online meeting DA - 13.06.2021 KW - Additive Manufacturing KW - Thermography KW - Direct Energy Deposition PY - 2021 AN - OPUS4-54399 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Mishurova, Tatiana T1 - Influence of residual stress and microstructure on mechanical performance of LPBF TI-6AL-4V N2 - Additive manufacturing technologies provide unique possibilities in the production of topologically optimized, near-net shape components. The main limiting factors affecting the structural integrity of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) parts are manufacturing defects and residual stress (RS) because both of them are virtually inevitable. Taking into account the complex thermal history of LPBF materials, a prediction of the material behavior is not possible without experimental data on the microstructure, defect distribution, and RS fields. Therefore, this thesis aims to understand the factors that influence the LPBF Ti-6Al-4V material performance the most, covering both the production and the post-processing steps of manufacturing. Indeed, a parametric study on the influence of manufacturing process and post-processing on RS, defects and microstructure was performed. It was found that the volumetric energy Density (EV), commonly used for the LPBF process optimization, does neither consider the pore shapes and distribution, nor the influence of individual parameters on the volume fraction of pores. Therefore, it was recommended not to use EV without great care. It was shown that the Position on the base plate has a great impact on the amount of RS in the part. The micromechanical behavior of LPBF Ti-6Al-4V was also studied using in-situ Synchrotron X-ray diffraction during tensile and compression tests. Diffraction elastic constants (DEC), connecting macroscopic stress and (micro) strain, of the LPBF Ti-6Al-4V showed a difference from the DEC of conventionally manufactured alloy. This fact was attributed to the peculiar microstructure and crystallographic texture. It was therefore recommended to determine experimentally DECs whenever possible. Low Cycle Fatigue (LCF) tests at a chosen operating temperature were performed to evaluate the effect of post-treatment on the mechanical performance. Through the information on the microstructure, the mesostructure, and the RS, the LCF behavior was (indirectly) correlated to the process parameters. It was found that the fatigue performance of LPBF samples subjected to hot isostatic pressing is similar to that of hot-formed Ti-6Al-4V. The tensile RS found at the surface of LPBF as-built samples decreased the fatigue life compared to the heat-treated samples. The modification of the microstructure (by heat treatment) did not affect the Fatigue performance in the elastic regime. This shows that in the absence of tensile RS, the manufacturing defects solely control the failure of LPBF components and densification has the strongest effect on the improvement of the mechanical performance. KW - Additive manufacturing KW - Ti-6Al-4V KW - Residual stress KW - Computed tomography PY - 2021 SP - 1 EP - 143 CY - RWTH Aachen AN - OPUS4-54389 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, Tina A1 - Altenburg, Simon A1 - Scheuschner, Nils A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Multi measurand in-situ monitoring of the laser powder bed fusion process by means of multispectral optical tomography N2 - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), as one of the most promising production process in the field of metal additive manufacturing, enables traditional constructive solutions to be rethought and the manufacturing of optimized components according to the "form follows function" principle. The most significant obstacle for a broad industrial application of the L-PBF process is the inadequate quality assurance during the manufacturing process so far, leading to high production costs. Although several mainly camera based commercial in-process monitoring systems are already available, a deep understanding of the interpretation of the monitored data and correlation with actual defects is still lacking. One reason for this is the reduction of the complex process signature to just one measurement value. The focus of this contribution is the presentation of the multispectral optical tomography as alternative to single measurand in-situ monitoring systems. The potential of this approach is hereby shown on L-PBF printed samples with induced process instabilities. Beyond that, an in-house developed L-PBF printer for further testing of multi-sensor in-situ monitoring systems is presented. T2 - ICAM2021 CY - Online meeting DA - 01.11.2021 KW - In-situ monitoring KW - L-PBF KW - Optical tomography KW - 3d printing KW - Thermography PY - 2021 AN - OPUS4-54388 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hassenstein, Christian A1 - Heckel, Thomas A1 - Boehm, Rainer A1 - Prager, Jens T1 - Adaptive TFM approach for turbine blade testing in an NDE 4.0 environment N2 - Turbine blades for gas turbines are exposed to extreme working conditions in a demanding environment. In-service inspection, maintenance and refurbishment of the heavily stressed parts is necessary to ensure both safety and efficiency, e.g. based on immersion ultrasound testing (UT). In the course of NDE 4.0, the European project MRO 2.0 aims to innovate the maintenance, repair and overhaul of turbine blades by linking these with modern digital methods. For this, the goal of this project is to go beyond conventional automated and manual UT testing techniques. The aim is to measure the actual geometry and wall thickness of the complex shaped parts by applying an adaptive TFM that takes into account the refraction of the ultrasonic waves at the transition from the coupling material (water) to the inspected part (steel). In this setup the phased array probe is held by a robotic arm that allows the part to be scanned while remaining mainly perpendicular to the inspected surface. In this way, even complex geometries can be inspected and a 3D model of the actual condition of the part can be created. The laboratory setup is equipped with a Vantage 64 phased array instrument from Verasonics Inc. and an industrial robot from ABB. A 64 element linear array probe operating at 10 MHz is attached to the robot. The focus is on optimizing resolution, reliability and inspection speed, as the reconstructed model will be fed to the digital twin at a later stage of the project and used for targeted repairs. In addition to enhancing the reconstruction algorithms, required probe geometry and the parameters needed to inspect turbine blades with partially thin walls and anisotropic materials will also be investigated. This talk will describe the 3-year project and present the results of the first year. The main focus will be on the development of the reconstruction algorithms used and the experimental setup. T2 - 48th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE 2021) CY - Online meeting DA - 28.07.2021 KW - Utrasound testing KW - Turbine blade KW - Maintenance KW - Phased array KW - Automation PY - 2021 AN - OPUS4-54313 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Büchler, Johannes T1 - Charakterisierung und Verifizierung der Ultraschall-Prüfausrüstung - Die Normenreihe DIN EN ISO 22232 ersetzt die DIN EN 12668 seit September 2021 N2 - Durch die Internationalisierung in der Standardisierung wurden die Regelwerke zur „Charakterisierung und Verifizierung der Ultraschall-Prüfausrüstung“, die bisher als europäische Regelwerke der DIN EN 12668 Reihe eingeordnet waren, überarbeitet und in internationale Regelwerke überführt. Die Regelwerke sind seit September 2021 als deutsche Übersetzung eingeführt als DIN EN ISO 22232 und ersetzen somit in Deutschland die bisher geltenden Regelwerke der DIN EN 12668 Reihe. Die drei Teile der Reihe beschäftigen sich in Teil 1 mit den Prüfgeräten, in Teil 2 mit den Prüfköpfen und in Teil 3 mit der Prüfausrüstung, die aus Prüfgerät, Prüfkopf und Kabel besteht. In dem Vortrag möchten wir neben dem historischen Werdegang darlegen, welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede die Regelwerke aufweisen und worauf bei der Umstellung zu achten ist. T2 - Arbeitskreis Berlin der DGZfP – 431. Sitzung CY - Online meeting DA - 9.11.2021 KW - Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Standardisierung KW - Gerätetechnik PY - 2021 AN - OPUS4-54308 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -