TY - GEN A1 - Günzel, Stephan A1 - Trappe, Volker ED - Frenz, Holger ED - Grellmann, Wolfgang T1 - Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte an Epoxid-Harzen T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2008 "Herausforderungen neuer Werkstoffe an die Forschung und Werkstoffprüfung" CY - Berlin, Deutschland DA - 2008-12-04 KW - Rissfortschritt KW - Risszähigkeit KW - Epoxid-Harz KW - Crack growth KW - Fracture toughness KW - Epoxy resin PY - 2008 SN - 978-3-00-026399-6 SN - 1861-8154 N1 - Serientitel: DVM-Bericht – Series title: DVM-Bericht VL - 642 IS - 642 SP - 295 EP - 300 PB - DVM CY - Berlin AN - OPUS4-18778 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte an Epoxid-Harzen T2 - Werkstoffprüfung 2008, BAM CY - Berlin, Germany DA - 2008-12-04 PY - 2008 AN - OPUS4-18095 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Characterization of crack propagation in epoxy resins and adhesives T2 - thermosets 2009 - from monomers to components CY - Berlin, Germany DA - 2009-09-30 PY - 2009 AN - OPUS4-20539 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan T1 - Characterization of crack propagation in epoxy resins and adhesives PY - 2009 SN - 1619-2486 VL - 11 SP - 152 EP - 155 PB - ddp Goldenbogen CY - Dresden AN - OPUS4-20603 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - BETRIEBSFESTIGKEIT KURZFASERVERSTÄRKTER THERMOPLASTE - EIN NEUES FASERVERBUND-ORIENTIERTES AUSLEGUNGSKONZEPT UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DES SCHÄDIGUNGSMECHANISMUS T2 - 37. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit: "Auslegungs- und Absicherungskonzepte der Betriebsfestigkeit - Potenziale und Risiken" CY - Munich, Germany DA - 2010-10-06 PY - 2010 AN - OPUS4-22768 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Zerstörungsfreie Prüfung und Charakterisierung der Schädigung kurzfaserverstärkter Thermoplaste unter Betriebsbelastung T2 - Internationale AVK-Tagung CY - Essen, Germany DA - 2010-09-13 PY - 2010 AN - OPUS4-22769 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Einfluss der Faserorientierung und des Matrixfeuchtegehalts auf das Einzelrissfortschrittsverhalten eines kurzglasfaserverstärkten Polyamids T2 - Polymerwissenschaftliches Seminar an der TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 2011-11-23 PY - 2011 AN - OPUS4-24848 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Günzel, Stephan A1 - Hickmann, Stefan A1 - Wittemeyer, Christian A1 - Trappe, Volker T1 - Effects of fiber orientation and moisture on the crack growth in short glass fiber reinforced polyamide N2 - Short glass fiber reinforced polyamides are increasingly used in automotive applications. Concepts and models are needed, which enable the prediction of the structural durability. The fiber orientation and the content of moisture have a major influence on the fracture mechanical properties and on the damage mechanisms. The complex crack growth behavior was investigated and described in an empirical model. PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/adem.201100337 SN - 1438-1656 VL - 14 IS - 10 SP - 867 EP - 872 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-26938 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan A1 - Goebbels, Jürgen T1 - Modelling the damage behaviour of short fibre reinforced composites using a non-destructively evaluated fibre orientation distribution and micro cracking N2 - Short fiber reinforced thermoplastic materials were investigated non-destructively in different damage states by X-ray computer tomography (CT) and small angle X-ray scattering (SAXS) to analyze the damage behavior due to mechanical loading. First the orientation distribution of the short fiber in a polyamide matrix were determined by high resolution CT as basis to separate the micro cracking in the matrix and fiber matrix debonding quantitatively by X-ray refraction topography (using SAXS-technique) and a specific model. Finally based on the model and perpendicular X-ray-refraction-topography scans, the materials damage state could be stated efficiently. T2 - ECCM15 - 15th European conference on composite materials CY - Venice, Italy DA - 24.06.2012 KW - Short fiber reinforced plastics KW - Nondestructive testing KW - Micro cracking KW - Damage mechanics PY - 2012 SN - 978-88-88785-33-2 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-26777 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan A1 - Goebbels, Jürgen T1 - Zerstörungsfreie Charakterisierung des Schädigungszustandes von Kurzglasfaserverstärkten Thermoplasten mit Röntgenverfahren N2 - Polyamid mit 30% Gewichtsanteil an Kurzglasfaserverstärkung wurde im ungeschädigten und im infolge mechanischer Beanspruchung geschädigten Zustand charakterisiert. Hierzu wurde zunächst die Faserorientierungsverteilung mittels hochauflösender Computertomographie am Synchrotron BESSY II bestimmt und mit einer elliptischen Orientierungsverteilung approximiert. Gestützt auf dieses Ergebnis wurde die Ablösung der Faserfilamente von der Matrix sowohl der Mantelfläche als auch der Stirnflächen mittels dem Röntgenrefraktionsverfahrens quantitativ bestimmt und somit der Schädigungszustand charakterisiert. T2 - DACH-Jahrestagung 2012 CY - Graz, Austria DA - 17.09.2012 KW - Kurzfaserverstärktes Polyamid KW - ZfP mit Röntgenverfahren KW - Mikrorissbildung KW - Schädigungsverhalten PY - 2012 SN - 978-3-940283-44-3 IS - DGZfP-BB 136 SP - Mo.3.C.4., 1 EP - 6 AN - OPUS4-27704 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan A1 - Jaunich, Matthias ED - Yao, W. ED - Renard, J. ED - Himmel, N.A. T1 - Correlation between crack propagation rate and cure process of epoxy resins KW - Fracture toughness KW - Crack resistance KW - Fracture mechanics KW - Plastics KW - Crack propagation PY - 2012 SN - 978-1-60595-091-4 SP - 277 EP - 290 PB - DEStech Publications, Inc. CY - Lancaster, PA, USA AN - OPUS4-27947 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan A1 - Jaunich, Matthias T1 - Correlation between crack propagation rate and cure process of epoxy resins N2 - Fracture mechanics approaches are increasingly applied for the characterization of epoxy resin and adhesive mechanical properties. Therefore, the fracture toughness and crack resistance under static load ISO 13586 are often regarded as state of the art to analyse material improvements. However, experimental investigations on fatigue behaviour, thus the crack propagation according to ISO 15850, seem to be much more sensitive to characterize the materials for in service loading conditions. Firstly, an efficient testing concept was developed at BAM. In this framework, the geometry for a modified single edge notched tensile specimen (SET) was developed in order to assure appropriate resolution in measuring the crack length via a CCD-camera. In the next step, the influence of the cure temperature on the fracture-mechanical properties was investigated. KW - Fracture toughness KW - Crack resistance KW - Fracture mechanics KW - Plastics KW - Crack propagation PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2012.03.007 SN - 0142-9418 VL - 31 IS - 5 SP - 654 EP - 659 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-26937 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Günzel, Stephan T1 - Analyse der Schädigungsprozesse in einem kurzglasfaserverstärkten Polyamid unter mechanischer Belastung mittels Röntgenrefraktometrie, Bruchmechanik und Fraktografie N2 - In der vorliegenden Arbeit wird das Schädigungsverhalten eines kurzglasfaserverstärkten Polyamids analysiert. Die Mikrorissschädigung wird mittels Röntgenrefraktionsanalyse für verschiedene mechanische Betriebsbelastungen untersucht. Dabei werden Möglichkeiten und Grenzen der Röntgenrefraktionsanalyse für kurzglasfaserverstärkte Polyamide herausgearbeitet. Insbesondere werden der Einfluss der Faserorientierungsverteilung und der Einfluss der Schädigungsmechanismen auf die Röntgenrefraktionsanalyse und deren Ergebnisinterpretation betrachtet. Die Methode ermöglicht eine quantitative und phänomenologisch basierte Mikrorissschädigungscharakterisierung. Für den untersuchten Werkstoff tritt Mikrorissschädigung in Form von Faser-Matrix-Ablösung und Matrixrissbildung auf. Die Schädigungshöhe korreliert linear mit dem nichtlinear elastischen Dehnungsanteil und ist abhängig von der Art der Betriebsbelastung. Eine Feuchtigkeitsaufnahme des Werkstoffs kann das Mikrorissschädigungsverhalten deutlich beeinflussen. Die Schädigung durch Mikrorissbildung tritt vorrangig unter Zugbelastungen auf. Die Makroschädigung durch Einzelrissfortschritt wird in Abhängigkeit der Faserorientierung und des Feuchtegehalts in einem automatisierten Versuch charakterisiert. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wird ein empirisches Berechnungsmodell erstellt. Die Untersuchungen des Mikro- und Makroschädigungsverhaltens werden fraktografisch begleitet, um die in den Modellvorstellungen vorausgesetzten Schädigungs- und Versagensmechanismen abzusichern. N2 - This thesis presents an analysis of the damage behaviour in a short glass fibre reinforced polyamide. The micro cracking is investigated by X-ray refraction technique under various, mechanical in-service loadings. In this context, potentials and limits of X-ray refraction analysis for short glass fibre reinforced polyamides are compiled. In particular the influence of fibre orientation and the influence of damage mechanisms are examined according to the X-ray refraction analysis and its interpretation. The method offers a quantitative and phenomenological based characterisation of micro crack damage. For the investigated material micro crack damage emerges as fibre matrix debonding and matrix micro cracking. The state of damage correlates with a nonlinear strain portion in a linear manner and depends on the kind of loading. Absorption of moisture in the material may influence significantly the micro crack damage behaviour. Damage of micro cracking appears preferentially under tension. The macro damage due to propagation of a single crack is characterised in an automated test setup, considering the fibre orientation and content of moisture. Based on the findings an empirical assessment approach is developed. The investigations of the micro and macro damage behaviour are accompanied by fractography, in order to support the model assumptions according to damage and fracture mechanisms. T3 - BAM Dissertationsreihe - 97 KW - Schädigung KW - Betriebsfestigkeit KW - Kunststoff KW - faserverstärkt KW - zerstörungsfrei PY - 2013 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-617 SN - 978-3-9815360-4-1 SN - 1613-4249 VL - 97 SP - 1 EP - 188 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Günzel, Stephan A1 - Metzkes, Karoline ED - Renard, Jacques T1 - Degradation mechanism of short-fibre reinforced PA due to uniaxial fatigue loading evaluated by NDT and fractography N2 - The damage process of short glass fibre (30% weight) reinforced polyamide caused by mechanical loading was investigated from the beginning on micro cracking level to the incipient crack of mm-dimension. Based on high resolution computer tomography and the X-ray-refraction technique the inner surface due to micro-cracking at the short fibre ends and the fibre matrix debonding of the skin surface of the filament was determined quantitatively. With the knowledge of the fatigue crack propagation rate and fracture toughness of the material from former research projects, it was derived that the total inner surface due to micro cracks measured by X-ray refraction is much higher than the specimen could have withstand the load, supposed the surface is in a localized crack. Hence, the damage process could be described from micro to macro level. Accompanying fractographic investigations endorse the modelling based on the NDT-techniques. T2 - 6th International Conference on Fatigue of Composites - ICFC 6 CY - Paris, France DA - 25.03.2015 KW - Damage evolution KW - Fracture mechanics KW - Crack propagation KW - Short-Fibre-Reinforced Polymadide KW - X-ray-refraction KW - Fractography PY - 2015 SP - 1 EP - 9 PB - ASTech CY - Paris AN - OPUS4-38779 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Safety assessment of hydrogen gas storage systems N2 - In this lecture, the safety assessment of hydrogen gas storage systems is presented using the example of composite pressure vessels. The main element is a probabilistic approval approach based on five steps. Firstly, the testing and evaluation of properties at the beginning of life are shown. Secondly, methods for artificial aging and the effect on the residual strength are presented. Thirdly, testing against dedicated accidents is introduced. Fourthly, effects on the surveillance of production quality are discussed. Finally, degradation and the end of life are estimated. Background information and examples are given for each step. The assessment presented is a method applicable for many safety-related systems. T2 - Joint European Summer School 2021 on Fuel Cell, Electrolyser, and Battery Technologies CY - Online meeting DA - 12.09.2021 KW - Safety KW - Hydrogen KW - Wasserstoff KW - Bewertung KW - Assessment PY - 2021 AN - OPUS4-59905 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Bock, Robert A1 - Günzel, Stephan A1 - Gesell, Stephan T1 - Monte-Carlo-Analysis of Minimum Burst Requirements for Composite Cylinders for Hydrogen Service N2 - For achieving Net Zero-aims hydrogen is an indispensable component, probably the main component. For the usage of hydrogen, a wide acceptance is necessary, which requires trust in hydrogen based on absence of major incidents resulting from a high safety level. Burst tests stand for a type of testing that is used in every test standard and regulation as one of the key issues for ensuring safety in use. The central role of burst and proof test is grown to historical reasons for steam engines and steel vessels but - with respect for composite pressure vessels (CPVs) - not due an extraordinary depth of outcomes. Its importance results from the relatively simple test process with relatively low costs and gets its importance by running of the different test variations in parallel. In relevant test und production standards (as e. g. ECE R134) the burst test is used in at least 4 different meanings. There is the burst test on a) new CPVs and some others b) for determining the residual strength subsequent to various simulations of ageing effects. Both are performed during the approval process on a pre-series. Then there is c) the batch testing during the CPVs production and finally d) the 100% proof testing, which means to stop the burst test at a certain pressure level. These different aspects of burst tests are analysed and compared with respect to its importance for the resulting safety of the populations of CPVs in service based on experienced test results and Monte-Carlo simulations. As main criterial for this the expected failure rate in a probabilistic meaning is used. This finally ends up with recommendations for relevant RC&S especially with respect to GTR 13. T2 - 9th International Conference on Hydrogen Safety CY - Online meeting DA - 21.09.2021 KW - Hydrogen KW - Burst test KW - Composite pressure vessels KW - Net zero KW - Monte-Carlo-Analysis PY - 2021 SP - 133 EP - 146 PB - IGEM AN - OPUS4-55668 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Safety aspects of hydrogen transportation N2 - In this presentation safety aspects of hydrogen transportation are discussed. At first, the regulatory background and level of safety are presented. In the second part, the modelling of consequence due to sudden rupture of pressure receptacles is explained. Finally, the results are used to define a limit for consequence to enable an acceptable and safe transport of hydrogen. T2 - 3rd Germany-Korea Hydrogen Conference CY - Berlin, Germany DA - 27.09.2022 KW - Safety KW - Hydrogen KW - Wasserstoff KW - Gefahrgut KW - Consequence PY - 2022 AN - OPUS4-59902 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Safety assessment of hydrogen gas storage systems N2 - In this lecture, the safety assessment of hydrogen gas storage systems is presented using the example of composite pressure vessels. The main element is a probabilistic approval approach based on five steps. Firstly, the testing and evaluation of properties at the beginning of life are shown. Secondly, methods for artificial aging and the effect on the residual strength are presented. Thirdly, testing against dedicated accidents is introduced. Fourthly, effects on the surveillance of production quality are discussed. Finally, degradation and the end of life are estimated. Background information and examples are given for each step. The assessment presented is a method applicable for many safety-related systems. T2 - Joint European Summer School 2022, Hydrogen Safety CY - Athens, Greece DA - 18.09.2022 KW - Safety KW - Hydrogen KW - Wasserstoff KW - Bewertung KW - Assessment PY - 2022 AN - OPUS4-59904 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Günzel, Stephan T1 - The maximum acceptable consequence limit as a control instrument N2 - The presentation starts with the first agreement of making a national attempt for the introduction of a pV-limit for hydrogen transport. It explains aspects of the technical development, provides an impression of catastrophic incidents, and explains the difference between risk control and consequence limitation. Then the process of determining consequences and the result from the discussion at the UN-WG are explained. The next part summarises the approach for counting the number of impacted persons as a function of the model of pressure wave, the pressure peak, the limits of injured persons and the population density. Finally, the latest state of the discussion and the subsequent recommendations for a pV-value and the adequate phrases for explanation are introduced. T2 - 29th BAM-DIN-IGV-DVFG-Meeting CY - Online meeting DA - 23.02.2022 KW - Hydrogen KW - Pressure recepacles KW - Consequence limit KW - Risk control KW - Population density KW - Pressure wave PY - 2022 AN - OPUS4-54608 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Günzel, Stephan T1 - Der sichere Wasserstofftransport - Eine Rechtsänderung in der Vorschau N2 - Das Bundesverkehrsministerium hat seit 2008 in drei Stufen jeweils auf Vorschlag der BAM einen Antrag zur Einführung bzw. Regulierung von Bergungsdruckgefäßen bei den Vereinten Nationen eingebracht. Die Anträge führten jeweils nach der Delegation in eine Arbeitsgruppe unter der Leitung des Vortragenden zu neuen Vorschriften im internationalen Gefahrguttransportrecht. Zuletzt hat das UN-Subcommittee der Experten für den Transport gefährlicher Güter der Einführung einer Druck-Volumen-Begrenzung für Druckgefäße zugestimmt. Mit dieser Begrenzung wurde die bisherige Volumenbegrenzung für Bergungsdruckgefäße ersetzt, wodurch nun das Spektrum der Bergungsdruckgefäße gestaltet werden kann, das notwendig wäre, um defekte Druckgefäße transportieren zu können. Das zentrale Kriterium für die Begrenzung des Druck-Volumen-Produktes (pV) fand bereits in den Landverkehrsvorschriften ADR/RID bis zu ihrer Neustrukturierung auch als Konsequenzmaß Verwendung. Damit soll sichergestellt werden, dass sich aus Wasserstofftransporten in Druckgefäßen keine Konsequenz entwickeln kann, die nach den Kriterien für stationäre Anlagen, einer Katastrophe gleichkommen würde. Hierzu hatte eine Arbeitsgruppe der Vereinten Nationen seit 2020 auf Vorschlag der BAM eine Kette aufeinander aufbauende Kriterien diskutiert, die im Vortrag vorgestellt werden: Einfluss der Druckwellen auf den menschlichen Körper (ohne Splitterwirkung oder Umsetzung der chemischen Energie) – Zusammenhang von Druckwelle und Fläche – Druckwellenberechnung – Bevölkerungsdichte – Grenzwerte für eine Katastrophe – resultierendes pV-Produkt. Das Ergebnis wurde mit herausragenden Großunfällen und Katastrophen aus dem Gefahrguttransport und Gefahrstoffbereich verglichen. Außerdem wurden noch die Effekte des Temperatureinflusses auf den maximalen Betriebsdruck diskutiert. Zuletzt wurde bei den UN darauf hingewiesen, dass mit Blick auf die Auswirkungsbetrachtung der Wassersoff das Gas mit den geringsten Konsequenzen bei gegeben Druk-Volumen-Produkt ist, was zu restriktiveren Obergrenzen für z.B. Erdgas führen könnte. Als letzter Punkt im Vortrag wird erläutert, dass in den kommenden UN-Sitzungen über nachfolgende Änderungen im Recht, wie z.B. der Kennzeichnung des pV-Produktes, diskutiert werden wird. Außerdem muss ein neuer Einstieg für die bei ISO in der Normung befindliche Umschließungen mit einem größeren pV-Produkt gefunden werden, wozu aber Transportland-spezifische Risikoanalysen in Verbindung mit massiven Fahrwegsbeschränkungen zu erwarten sind. T2 - 32. Erfahrungsaustausch für Gefahrgutbeauftragte (ERFA-T) des IGV CY - Berlin, Germany DA - 08.11.2023 KW - pV-Produkt KW - Quantitative Risikoanalyse KW - Konsequenzbegrenzung KW - Katastrophe KW - Druckgefäße PY - 2023 AN - OPUS4-58832 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Duffner, Eric A1 - Günzel, Stephan T1 - Die Zukunft der Betriebsüberwachung von Gasspeichern aus Composite N2 - Im Vortrag wird zunächst erläutert, dass auch im Fall der Wasserstoffversorgung die Schadensanalyse, -vermeidung und die wiederkehrende Prüfung von Speichern in engem Zusammenhang stehen. Der Wasserstofftransport in Deutschland hat bereits deutlich zugenommen und wird in den nächsten Jahren weiter erheblich zunehmen. Dies führt zu einem stärkeren Fokus auf die wirtschaftlichen Aspekte im Transport und der wiederkehrenden Prüfung. Letztere droht, ohne neue technische Ansätze zum Flaschenhals in der Verfügbarkeit vorhandener Transportkapazitäten zu werden. Das gegenwärtige System der Wasserdruckprüfung bis zum sog. Prüfdruck mit Innen- und Außenbesichtigung etc., die im Normalfall alle 5 Jahre durchzuführen ist, führt zu jeweils etwa 8 Wochen Stillstand. Das Aufwendige dabei sind die Trocknungs- und Spülprozesse, die notwendig sind, um wieder entsprechend reinen Wasserstoff abfüllen zu können. Auf Basis der BAM GGR‘n 021 und 022 lässt sich beim Nachweis entsprechender, probabilistischer Restzuverlässigkeiten diese Frist in Deutschland auf 10 Jahre ausdehnen. Diesen Weg sind in den letzten Jahren viele Betreiber gegangen. Mit Blick auf die derzeit fast exponentielle Zunahme von Transporteinheiten kann auch diese Verlängerung der Prüffristen das Problem nicht lösen. Auch das Umschwenken von hydraulischer, auf die heute bereits genehmigungsfähige Gasdruckprüfung bis zum Prüfdruck bringt zwar eine Verkürzung der Stillstandzeiten, erfordert aber erhebliches Investment in Schutzmaßnahmen. Als hinreichend zielführendes Konzept für Transporteinheiten mit vielen Elementen wird im Vortrag eine Mischung aus probabilistischem Ansatz und zerstörungsfreien Prüfungen erläutert und bzgl. Aufwand und Nutzen im Vergleich zu den üblichen Verfahren visualisiert. Voraussetzung für diesen vorgestellten Ansatz sind die Weiterentwicklung und Qualifizierung der Schallemissionsanalyse als Ersatz für die derzeitig zerstörenden Prüfungen und auch eine durchgängig digitale Lebenslaufakte, die eine lückenlose Zuordnung von Baumusterprüfung, Herstellungslos, Betreiber und Betriebsdaten erlaubt. Für Transporteinheiten mit wenigen, sehr großen Elementen wird dagegen das sog. Online-Monitoring mit fest installierter und permanent messender Technik gesehen. Für die Anwendung beider Lösungsansätze sind umfangreiche Änderungen im Recht erforderlich. T2 - 49. VDI-Jahrestagung Schadensanalyse 2023: Schadensprävention bei Druckwasserstoff und Schadensprävention für Kunststoff- und Elastomerprodukte CY - Würzburg, Germany DA - 18.10.2023 KW - ATR Anerkanntes Technisches Regelwerk KW - Probabilistik KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Online-Monitoring KW - Schallemissionsanalyse KW - Gasdruckprüfung PY - 2023 AN - OPUS4-58838 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Safety assessment of hydrogen gas storage systems N2 - In this lecture, the safety assessment of hydrogen gas storage systems is presented using the example of composite pressure vessels. The main element is a probabilistic approval approach based on five steps. Firstly, the testing and evaluation of properties at the beginning of life are shown. Secondly, methods for artificial aging and the effect on the residual strength are presented. Thirdly, testing against dedicated accidents is introduced. Fourthly, effects on the surveillance of production quality are discussed. Finally, degradation and the end of life are estimated. Background information and examples are given for each step. The assessment presented is a method applicable for many safety-related systems. T2 - Masterstudiengang Wasserstofftechnologie - Modul 8: Safety and Public Acceptance – Sicherheitsaspekte, Akzeptanz und werkstofftechnische Herausforderungen des Wasserstoffs CY - Online meeting DA - 25.08.2023 KW - Safety KW - Hydrogen KW - Wasserstoff KW - Bewertung KW - Assessment PY - 2023 AN - OPUS4-59899 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günzel, Stephan T1 - Safety assessment of hydrogen gas storage systems N2 - In this lecture, the safety assessment of hydrogen gas storage systems is presented using the example of composite pressure vessels. The main element is a probabilistic approval approach based on five steps. Firstly, the testing and evaluation of properties at the beginning of life are shown. Secondly, methods for artificial aging and the effect on the residual strength are presented. Thirdly, testing against dedicated accidents is introduced. Fourthly, effects on the surveillance of production quality are discussed. Finally, degradation and the end of life are estimated. Background information and examples are given for each step. The assessment presented is a method applicable for many safety-related systems. T2 - Joint European Summer School 2023, Hydrogen Safety CY - Online meeting DA - 17.09.2023 KW - Safety KW - Hydrogen KW - Wasserstoff KW - Bewertung KW - Assessment PY - 2023 AN - OPUS4-59903 LA - eng 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 - Günzel, Stephan T1 - Normung und Sicherheit im Leichtbau - Sicherheitsbetrachtungen aus Sicht der Regelsetzung am Beispiel von Behältern für den Wasserstofftransport N2 - Es werden Methoden, Betrachtungen und Bewertungen der Sicherheit aus Sicht der Regelsetzung am Beispiel von Behältern für den Wasserstofftransport vorgestellt. T2 - 18. Cottbuser Leichtbauworkshop CY - Cottbus, Germany DA - 14.03.2024 KW - Sicherheit KW - Wasserstoff KW - Gefahrgut KW - Bewertung KW - Druckgefäß PY - 2024 AN - OPUS4-59697 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg W. A1 - Günzel, Stephan A1 - Saul, Herbert A1 - Bock, Robert T1 - Die volumenabhängige Druckbegrenzung als Maßnahme zur Konsequenzsteuerung im Wasserstofftransport N2 - Mit der technologischen Entwicklung werden auch die Transporteinheiten für Druckgase größer und die zu transportierenden Gase wie Wasserstoff deutlich über die lange als Standard geltenden 200 bar hinaus komprimiert. Damit steigt das Konsequenzpotenzial eines Zwischenfalls, das nun begrenzt werden soll, um die bisherige Praxis mit wenigen Zwischenfällen von den Maßnahmen für die neuen Entwicklungen extrem großer Transportdruckbehälter abgrenzen zu können. Hierzu wurde – ausgehend von einer technologisch und sicherheitstechnisch störenden Begrenzung des Volumens von Bergungsdruckgefäßen – das sogenannte Druck-Volumen-Produkt als Kenngröße und Konsequenzmaß vorgeschlagen. Um eine breit akzeptierte Abgrenzung der heute etablierten Druckgefäße gegenüber den zukünftigen Einheiten mit noch mehr Gasinhalt erarbeiten zu können, wurde eine Arbeitsgruppe bei den Vereinten Nationen eingerichtet, deren Weg zu ihrem Ergebnis „Einführung einer Obergrenze von 1.5 Mio. bar-Liter für das Druck-Volumen-Produkt von Druckgefäßen“ mit den Wasserstoff- spezifischen Einzelschritten „Grenze zwischen Großunfall und Katastrophe“, „Die Wirkung von Druckwellen auf den menschlichen Körper“, „Die Ausbreitung von Druckwellen“, „Der Referenzwert für die Bevölkerungsdichte“ und „Die Druckwellenberechnung“ hier dargestellt ist. Dieses Ergebnis der UN-Arbeitsgruppe wird bis 2027 zu einer verbindlichen Begrenzung des Druckvolumenproduktes in Druckgefäßen führen. KW - Risikosteuerung KW - Druck-Volumen-Produkt KW - Katastrophe KW - Bevölkerungsdichte KW - Druckwelle PY - 2024 SN - 2191-0073 VL - 14 IS - 05-06 SP - 8 EP - 17 PB - VDI Fachmedien GmbH & Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-64309 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg W. A1 - Günzel, Stephan T1 - Der systematische Einsatz der Monte-Carlo-Simulation in der Normung N2 - Im Rahmen der Energiewende erfahren viele Produkte einen umfassenden Markthochlauf. Hierzu müssen neue Technologien entwickelt oder bestehende in kurzer Zeit angepasst werden. Das macht sie besonders anfällig für Zwischenfälle und nachfolgenden Akzeptanzverlust. Zu vermeidende Zwischenfälle hängen oft von den deterministischen Mindestanforderungen in Norm und Recht ab, die erfahrungsbasiert entwickelt wurden. Hier ist die Monte-Carlo-Simulation eine wertvolle Hilfe. Sie erlaubt, auf der Basis von wenigen ermittelten Daten zu bewerten, welche statistische Wirkung aus einer Mindestanforderung resultiert und was angepasst werden muss, um die im Zuge eines Markthochlaufes relevanten Zielgrößen zu erreichen. Ein Verfahren, das im Rahmen der Normung erlaubt, die Wirkung einer Mindestanforderung auf die Ausfallwahrscheinlichkeit zu bewerten, wird zurzeit im Rahmen des Projektes DIN/TS 19472 unter dem NA 016-00-03 AA ausgearbeitet und hier vorgestellt. KW - Wasserstoffspeicher KW - Wirtschaftlichkeit KW - Markthochlauf KW - Zufallsgenerator KW - Normalverteilung KW - Sicherheit PY - 2025 SN - 0722-2912 VL - 2025 IS - 4 SP - 72 EP - 75 CY - Berlin AN - OPUS4-63807 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Schukar, Marcus A1 - Mair, Georg W. A1 - Krebber, Katerina A1 - Seidlitz, Holger T1 - Impact of internal pressure control during manufacturing on residual stresses and safety performance of type 4 pressure vessels N2 - Composite pressure vessels are commonly manufactured using the wet filament winding process, where various process parameters can influence the performance of the finished component. In this study two designs of wet filament wound 6.8-liter type 4 composite pressure vessels were manufactured. Both differ only by the internal pressure used during the filament winding, which primarily influences the residual stress state in the composite structure. An extensive experimental study was carried out, including 10 slow burst tests and strain measurements with fiber optic sensors. Significant differences can be observed in the performance of the two designs even though the used stacking sequence, materials and other manufacturing parameters are the same for both designs. A discussion of the differences in the behavior of both cylinder types is provided, including the strain distribution in slow burst tests and failure mechanism. KW - Residual stresses KW - Slow burst tests KW - Filament winding KW - Type 4 composite pressure vessels KW - Hydrogen PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-626663 DO - https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2025.100581 SN - 2666-6820 VL - 17 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam, Netherlands AN - OPUS4-62666 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Schukar, Marcus A1 - Breithaupt, Mathias A1 - Günzel, Stephan A1 - Mair, Georg W. A1 - Krebber, Katerina A1 - Seidlitz, Holger T1 - Embedding of Fiber Optic Sensors Under Industrial Conditions and Distributed Strain Sensing in Type 4 Composite Pressure Vessels N2 - The number of in-operation composite pressure vessels is increasing, partly due to their attractiveness for on-board compressed gas storage and transport applications. A possible way to maintain the highest safety levels is through the structural health monitoring of the composite cylinders. Here, the use of fiber optic sensors appears to be a promising approach. However, the integration of the optical fibers into the composite structure of a pressure vessel has been shown to be challenging. In this study, insights on the embedding of optical fibers in the composite structure under industrial conditions are provided. A protection concept for the ingress and egress of the optical fibers is presented. Finally, the results from destructive slow burst tests are evaluated, showing no clear trend in the impact of the embedded optical fibers on the performance of composite pressure vessels. T2 - 24th International Conference on Composite Materials CY - Baltimore, Maryland, USA DA - 04.08.2025 KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Filament winding KW - Fiber optic sensors PY - 2025 SP - 3710 EP - 3717 AN - OPUS4-63886 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Günzel, Stephan A1 - Bock, Robert T1 - Risk management and consequence control in hydrogen transport - volume dependent pressure limitation as a scientific approach for consequence control N2 - With technological development, the transport units for compressed gases are becoming larger and their number is increasing. Simultaneously, the filling pressure for hydrogen in transport has increased far beyond the 200 bar, which has been the common European standard for decades. In total, this increases the potential consequences of an incident, which needs to get limited for ensuring acceptance in current practice with pressure vessels from large serial production. Consequently, the measures for new developments of extremely large and highly pressurised pressure vessels should meet a risk based higher level of requirements. For this purpose, the so-called pressure-volume product was proposed as a safety related criteria to the relevant regulatory bodies in 2020. The approach was accepted, and a working group was set up at the United Nations for developing a broadly accepted limitation of today's established pressure vessels compared to future units with even more gas content. The path to the finally decided limit value of 1.5 million bar litres is presented here for hydrogen with its individual steps: ‘Boundary between major accident and disaster’, ‘The effect of pressure waves on the human body’, ‘The propagation of pressure waves’, ‘The reference value for population density’ and ‘Impact of pressure waves’. This result of the UN working group has been accepted in December 2023 and will lead to a binding limitation of the pressure volume product for the so called pressure receptacles by 2027. The work on units larger than this pV-limit is going on at ISO level. T2 - 11th International Conference on Hydrogen Safety ICHS 2025 CY - Seoul, South Korea DA - 22.09.2025 KW - Safety KW - Hydrogen transport KW - Major accident KW - Pressure wave KW - Population density KW - UN Model Regulations PY - 2025 SP - 1 EP - 14 AN - OPUS4-64199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Mair, Georg W. T1 - Discussion of creep phenomena during initial loading of type 4 composite pressure vessels N2 - To maintain the highest safety standards for compressed gas storage in composite pressure vessels, a deeper understanding of their ageing mechanism is required. In this study, two designs of type 4 cylinders were manufactured the only difference being the internal pressure function used during the filament winding process. Hence, their residual stress state and the quality of the composite layers varied. Ten pressure vessels were initially loaded under sustained pressure and increased temperature and later subjected to slow burst tests. Comparing the results with cylinders tested in a pristine state underlines a significant improvement in the performance of initially loaded cylinders of one of the designs. This phenomenon was caused by a significant decrease of the scattering of burst pressures within a sample. At the same time, a slight decrease of the burst pressures could be observed. An explanation of this behavior could be supported by strain measurements with fiber optic sensors, which were embedded in the composite material. The strains measured during the initial loading indicate a stress redistribution, which has an impact on the strength of the pressure vessel. Moreover, an increased stiffness during the slow burst tests after initial loading was observed that indicates a better exploitation of the individual layers of the composite structure. The study supports previous observations on the increased performance after initial loading and provides new insights into the strain development in creep effects in type 4 pressure vessels. T2 - Pressure Vessels & Piping Conference PVP2025 CY - Montreal, Quebec, Canada DA - 20.07.2025 KW - Type 4 pressure vessel KW - Creep KW - Fiber optic sensors KW - Slow burst test KW - Mechanics of composites PY - 2025 SN - 978-0-7918-8907-7 VL - 2025 SP - 1 EP - 7 PB - ASME AN - OPUS4-63897 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Sklorz, Christian A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Mair, Georg W. A1 - Seidlitz, Holger T1 - Application of the incremental hole-drilling method for residual stress determination in type 4 pressure vessels N2 - Hole-drilling method is a standardized technique for obtaining residual stresses in isotropic structures. Previous studies provide a foundation that enables the use of this method to investigate orthotropic structures, such as fiber-reinforced composites. In this study, the incremental hole-drilling method was applied to investigate residual stresses in filament wound type 4 composite pressure vessels. The investigated composite cylinders were manufactured with different internal pressure functions during the winding process, to achieve distinct residual stress states. Additionally, the influence of the initial loading under sustained internal pressure and increased temperature on the stress distribution was investigated. It was shown that the residual stress state can be influenced by varying the internal pressure in the winding process. After testing at sustained load and increased temperature, a stress redistribution was observed, which took place due to creep phenomena. Finally, a discussion of the challenges for the application of the hole-drilling method to composite pressure vessels is provided. KW - Hole-drilling method KW - Filament winding KW - Type 4 composite pressure vessels KW - Residual stresses KW - Stress redistribution PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-627765 DO - https://doi.org/10.1515/mt-2024-0328 SN - 2195-8572 VL - 67 IS - 4 SP - 663 EP - 674 PB - Walter de Gruyter GmbH AN - OPUS4-62776 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Popiela, Bartosz A1 - Günzel, Stephan A1 - Oktaviany, Jennifer A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Mair, Georg W. A1 - Seidlitz, Holger T1 - Influence of Internal Pressure Regulation During Filament Winding on Failure Mechnism in Type 4 Pressure Vessels: A Case Study N2 - Hydrogen storage is a crucial part of the hydrogen value chain, particularly in terms of safety and social acceptance of hydrogen technologies. For on-board and transportation applications, hydrogen is commonly stored as a compressed gas in pressure vessels. Full composite wrapped Type 4 pressure vessels are especially beneficial due to their high weight-saving potential and their capability to withstand high working pressures. To maintain an appropriate safety level, the mechanical behavior of the composite structure has been the subject of investigation in numerous studies. In this study, the failure mechanisms of two designs of Type 4 cylinders are investigated. The two designs differ solely in the manufacturing process parameters, particularly the internal pressure applied during the filament winding process. Variations in internal pressure result in different residual stress states and changes in the quality of the composite structure. The stacking sequence, materials used, and other manufacturing parameters remain unchanged. The cylinders show different failure mechanisms in slow burst tests: one design fails in hoop windings, while the other one fails in helical windings, despite no stress exaggeration in the fiber direction being observed with embedded optical fibers or in numerical simulations. To explain the failure mechanisms, the quality of the cylinders is investigated. The results of X-ray computed tomography and pulse-echo investigation, highlight the complexity of the interactions between manufacturing process parameters, residual stresses, manufacturing quality, and the mechanical behavior of composite pressure vessels. Resin-rich areas in the composite material are identified as a possible cause of the differing failure mechanisms. T2 - 11th International Conference on Hydrogen Safety ICHS 2025 CY - Seoul, South Korea DA - 22.09.2025 KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Filament winding KW - Burst test PY - 2025 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-64452 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -