TY - CONF A1 - Friedrich, Christian T1 - Eignungsprüfungen geophysikalischer Sensoren zur Rissdetektion an Demonstrationsbauwerken N2 - Bei der Betonage von Abdichtbauwerken können Temperaturen bis 110 °C und hohe Drücke bis 5 MPa erreicht werden. Mittels Technikumsversuchen wurde nachgewiesen, dass Mikroakustik- und Ultraschallsensoren zum Einbau in Demonstrationsbauwerke geeignet sind. Die Untersuchungen wurden bei der BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) in Berlin durchgeführt. Es ist vorgesehen, die Sensoren in Morsleben am Demonstrationsbauwerk im Anhydrit einzusetzen. T2 - 84. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Jena, Germany DA - 10.03.2024 KW - Ultraschall KW - Eignungsprüfung KW - Risse KW - Abdichtbauwerk KW - Anhydrit PY - 2024 AN - OPUS4-59772 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Alexander A1 - Zhang, Tianyun T1 - Modellierung von Ultraschall- und Wirbelstromschienenprüfdaten N2 - Im Rahmen des Forschungsprojekts "Artificial Intelligence for Rail Inspection" (AIFRI) wird ein KI-Algorithmus entwickelt, um die Fehlererkennung und Bewertung bei der Auswertung von Schienenprüfungen mittels Ultraschall- und Wirbelstromprüfverfahren zu verbessern. Die Bandbreite möglicher Defekte und die Menge an Einflussgrößen auf die Schienenprüfung ist sehr groß, aber die Prüfdaten aus dem Feld bilden diese Bandbreite nicht balanciert ab und sind unzureichend gelabelt. Durch Simulationen werden große Mengen detailliert gelabelter Daten für relevante Schienenschädigungen und Artefakte bereitgestellt. Aus diesen Daten werden wiederum virtuellen Prüffahrten erstellt, die für das Training und die Validierung der KI genutzt werden können. In unserem Poster stellen wir die Simulation dieser Ultraschall- und Wirbelstromprüfdaten vor. Dabei gehen wir im Detail auf die Themen CAD-Modellierung, Modellparameter, Simulationssoftware und Signalverarbeitung ein. Wir stellen ausgewählt die Simulation von Head Checks für Wirbelstromprüfverfahren und Bohrungsanrissen für Ultraschallprüfverfahren dar, da das Erkennen dieser Schädigungstypen bei der Schienenprüfung hohe Priorität innehat. Für die Verifikation der Simulationsergebnisse verweisen wir auf den ebenfalls eingereichten Vortrag „Verifikation von Ultraschall- und Wirbelstromsimulationen bei der Schienenprüfung“. Das Projekt AIFRI wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND unter dem Förderkennzeichen 19FS2014 durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. T2 - 13. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen CY - Erfurt, Germany DA - 12.03.2024 KW - Simulation KW - Ultraschall KW - Wirbelstrom PY - 2024 AN - OPUS4-59719 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zhang, Tianyun A1 - Friedrich, Alexander T1 - Verifikation von Ultraschall- und Wirbelstromsimulationen bei der Schienenprüfung N2 - Im Rahmen des Forschungsprojekts "Artificial Intelligence for Rail Inspection" (AIFRI) wird ein KI-Algorithmus entwickelt, um die Fehlererkennung und Bewertung bei der Auswertung von Schienenprüfungen mittels Ultraschall- und Wirbelstromprüfverfahren zu verbessern. Je nach Prüfverfahren werden relevante Schienenschädigungen (z. B. Head Checks) und Artefakte (z. B. Bohrungen) entsprechend analysiert und in einem parametrisierbaren digitalen Zwilling abgebildet, um anschließend die KI-Algorithmen trainieren zu können. Mit der Simulation können Prüffahrten virtuell durchgeführt und Schadensbilder für das KI-Training erzeugt werden, die das Verhalten komplexer Systeme reproduzieren, ohne dass das reale System benötigt wird. Die Modellannahmen sind dabei von erheblicher Bedeutung, denn unzureichende Modellannahmen führen leicht zu falschen Simulationsergebnissen. Um die Ergebnisse einer Simulation ordnungsgemäß darstellen zu können, ist das Simulationsmodell selbst zu überprüfen. Die Vollständigkeit, Richtigkeit und Genauigkeit der Simulationsergebnisse werden anhand von realen Prüfungen verifiziert. Für die Verifikation der Ultraschallsimulation werden hier Stegbohrungen als Referenzreflektoren herangezogen. Als Testkörper stehen Schienensegmente mit unterschiedlichen Profiltypen sowie speziell angefertigte Testkörper mit schienenähnlicher Geometrie zur Verfügung. In den Testkörpern befinden sich künstliche und reale Schädigungen in Kopf-, Steg- und Fußbereich, sowie Bohrungen mit Nuten. Die Validierung der Wirbelstromsimulation erfolgt an Testkörpern, die aus Schienenköpfen gefertigt sind. Dabei werden die Signale für unterschiedliche Nuttiefen und Nutenpaare mit unterschiedlichen Abständen untersucht. Für die Modellierung der Simulationsergebnisse verweisen wir auf das ebenfalls eingereichte Poster „Simulation von Ultraschall- und Wirbelstromprüfdaten für die Schienenprüfung“. Das Projekt AIFRI wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND unter dem Förderkennzeichen 19FS2014 durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. T2 - 13. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen CY - Erfurt, Germany DA - 12.03.2024 KW - Ultraschallprüfung KW - Simulation KW - Schienenprüfung PY - 2024 AN - OPUS4-59720 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Friedrich, Alexander T1 - Simulation data for eddy current rail testing - simulation accuracy and evaluation uncertainty quantification N2 - This dataset serve to quantify the simulation error and the evaluation uncertainties in the context of eddy current rail testing. It was obtained during the AIFRI project (Artificial Intelligence for Rail Inspection) with the Faraday software by INTEGRATED Engineering Software, using its BEM Solver. KW - Non-destructive testing KW - Eddy current testing KW - Eddy current simulstion PY - 2024 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.13970374 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-61470 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kowalski, Kurt A1 - Hulshoff, S.J. A1 - Ströer, P. A1 - Withag, J. A1 - Genot, A. A1 - Morgans, A.S. A1 - Bake, Friedrich A1 - Venner, K. A1 - Sanders, M.P.J. A1 - Hirschberg, Lionel T1 - Entropy-patch choked-nozzle interaction: quasi-steady-modeling-regime limits probed N2 - Indirect combustion noise due to the interaction of flow inhomogeneities with a choked combustion-chamber exit is an important cause of combustion instability in solid rocket motors. Moreover, it is believed to be an issue in electrical-power generation turbines and aero-engines. If these flow inhomogeneities are essentially characterized by the fluid having a locally appreciablydifferent thermodynamic state, the acoustic response engendered by its interaction with the combustion-chamber exit is commonly referred to as entropy noise. In this paper, dedicated numerical-simulation results of entropy-patch choked-nozzle interactions are presented. Two types of entropy patches were considered: rectangular slugs and circular spots. Moreover, analytical-model-based analysis, of said simulation results, is presented. Based on said analysis, the authors posit the existence of three modeling regimes: the quasi-steady-modeling regime, the blended-physical-effects regime, and the inertial-modeling regime. T2 - 30th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (2024) CY - Rome, Italy DA - 04.06.2024 KW - Entropy-Nozzle Interaction KW - Indirect Combustion Noise KW - Entropy Noise PY - 2024 SN - 978-1-62410-720-7 DO - https://doi.org/10.2514/6.2024-3113 SP - 1 EP - 23 AN - OPUS4-60174 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Alexander A1 - Zhang, Tianyun T1 - Simulation von Ultraschall- und Wirbelstromprüfdaten für die Schienenprüfung N2 - Im Rahmen des Forschungsprojekts "Artificial Intelligence for Rail Inspection" (AIFRI) wird ein KI-Algorithmus entwickelt, um die Fehlererkennung und Bewertung bei der Auswertung von Schienenprüfungen mittels Ultraschall- und Wirbelstromprüfverfahren zu verbessern. Die Bandbreite möglicher Defekte und die Menge an Einflussgrößen auf die Schienenprüfung ist sehr groß, aber die Prüfdaten aus dem Feld bilden diese Bandbreite nicht balanciert ab und sind unzureichend gelabelt. Durch Simulationen werden große Mengen detailliert gelabelter Daten für relevante Schienenschädigungen und Artefakte bereitgestellt. Aus diesen Daten werden wiederum virtuellen Prüffahrten erstellt, die für das Training und die Validierung der KI genutzt werden können. In unserem Vortrag stellen wir den Erstellungsprozess der Datensätze vor. Jeder Schritt von der Geometriedarstellung bis zur Datenverarbeitung wird erfasst. Der Fokus wird auf Simulationsergebnisse und deren Verarbeitung gelegt. Die Signalverarbeitung spielt in den Datensätzen eine große Rolle, dabei werden die Datensätze an die realen Daten angepasst. Für Wirbelstrom und Ultraschall werden diese Prozesse im Hinblick auf die Fehlertypen Head Checks und Bohrungsanrisse veranschaulicht. Ferner diskutieren wir die Simulation von Schweißnähten, die von beiden Prüfsystem detektiert werden können; und somit besondere Abstimmung bedürfen aber auch Synergieeffekte zwischen den Prüfsystem ermöglichen. Für die Ablage der Datensätze verweisen wir auf das ebenfalls eingereichte Poster „Verwendung von DICONDE bei der Eisenbahn-Schienenprüfung“. Das Projekt AIFRI wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND unter dem Förderkennzeichen 19FS2014 durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2024 CY - Osnabrück, Germany DA - 06.05.2024 KW - Wirbelstrom KW - Ultraschall KW - Simulation KW - Machine Learning PY - 2024 AN - OPUS4-60138 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf A1 - Friedrich, Alexander A1 - Heckel, Thomas A1 - Zhang, Tianyun T1 - Verwendung von DICONDE bei der Eisenbahn-Schienenprüfung N2 - Bei der zerstörungsfreien Prüfung verlegter Eisenbahnschienen werden die Rohdaten derzeit in proprietären Datenformaten gespeichert und auf Datenträgern zwischen den Prüfzügen und den auswertenden Stellen versendet. Die proprietären Datenformate sind in der Regel nur den Herstellern der Prüfsysteme bekannt und deren Dokumentation nicht allgemein zugänglich. Die „Standard Practice for Digital Imaging and Communication in Nondestructive Evaluation“ (DICONDE), basierend auf dem medizinischen Standard „Digital Imaging and Communication in Medicine“ (DICOM), ermöglicht es, sowohl Prüfdaten als auch Prüfergebnisse und Streckeninformationen in einem standardisierten Format zu speichern und zwischen verschiedenen Endpunkten zu übertragen. Das Poster gibt zunächst einen kurzen Überblick über die hierarchische Struktur von DICONDE und zeigt dann, wie DICONDE bei der Prüfung verlegter Eisenbahnschienen verwendet werden kann. Die geometrischen Besonderheiten (mehrere Kilometer Länge pro Prüffahrt, kurviger Streckenverlauf) stellen dabei eine besondere Herausforderung dar. Im Rahmen des mFUND-geförderten Projektes „Arteficial Intelligence for Railway Inspection (AIFRI)“, Förderkennzeichen 19FS2014C, wurde ein Vorschlag für eine Erweiterung des DICONDE-Standards für die Schienenprüfung erarbeitet und bei der ASTM eingereicht. T2 - DGZfP Jahrestagung 2024 CY - Osnabrück, Germany DA - 05.05.2024 KW - DICONDE KW - Eisenbahn KW - Schienenprüfung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600204 DO - https://doi.org/10.58286/29500 SP - 1 EP - 5 PB - NDT.net AN - OPUS4-60020 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fink, Friedrich T1 - From Bench to Mini – Identification of technical Lignins with NIR N2 - One of the most underutilized biological materials on our planet is lignin. It is the second most abundant biopolymer after cellulose. On an industrial scale, it mainly accumulates as a by-product in the pulp and paper industry. However, the utilization of technical lignins faces several challenges, including their complex and heterogeneous structure, which makes them difficult to process and limits their application. Additionally, the feedstock origin is a limiting factor. Classification according to the biomass origin is important for quality assurance and predictability of potential applications. In this study, technical lignins were analyzed using a near-infrared (NIR) spectrometer. Different models were developed to classify these lignins, enabling rapid and reliable identification of their biomass sources, including softwoods, hardwoods, straw, and grasses. Various machine learning algorithms such as Support Vector Machines (SVM), Gaussian Process Classification (GPC), Gaussian Naive Bayes (GNB), and Decision Tree Classification (DTC) were compared based on different spectral preprocessing techniques and dimensionality reduction tools. The efficacy of the method was further tested using combined spectra from small handheld and compact spectrometers. T2 - ESOPS 2024 CY - Berlin, Germany DA - 09.09.2024 KW - NIR KW - Lignin PY - 2024 AN - OPUS4-62275 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Völker, Tobias A1 - Mensing, Friedrich A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Estimation of cement content in concrete by spatially resolved laser induced breakdown spectroscopy N2 - The cement content in concrete significantly influences critical properties such as durability, permeability, strength, and workability. Traditional methods for estimating the cement content face limitations. These include the need for comprehensive chemical and solubility knowledge, extensive sample preparation, and their time-consuming and destructive nature. This study investigates the application of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) as an alternative method. It involves probing concrete samples with high spatial resolution and analyzing the resultant spectra. The methodology is first tested on mesoscale concrete models to assess limitations and inherent errors. Subsequently, the methodology is applied to actual concrete samples with varying cement content and aggregate size distributions. The results demonstrate a promising accuracy, with an average relative error of approximately 8%. This paper offers a comprehensive evaluation of the method's advantages, limitations, and factors influencing its practical applicability in field conditions. KW - LIBS KW - Spectroscopy KW - Cement content KW - Elemental mapping PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-620112 DO - https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107714 SN - 1873-3948 VL - 189 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-62011 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Völker, Tobias A1 - Mensing, Friedrich A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Estimation of cement content in concrete by spatially resolved laser induced breakdown spectroscopy – Dataset N2 - This dataset includes both simulated and raw measurement data as detailed in the journal paper [1]. File names follow the format SampleNo_Type, where SampleNo corresponds to the sample identifier listed in Table 1, and Type specifies the data type: either syn (synthetic) or exp (experimental). For experimental data, a slice index is appended to the file name in the format SampleNo_Type_Slice, identifying the specific subsample. [1] https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107714 KW - LIBS KW - Spectroscopy KW - Cement content KW - Elemental mapping PY - 2024 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.14246581 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-62394 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Russo, Francesco Friedrich T1 - Gas chromatography low energy-electron ionisation mass spectrometry (GC LE EI MS) as a softer ionisation method for non-targeted analysis N2 - Mass spectrometry (MS)-based non-targeted screening (NTS) methods are important tools due to their high throughput and sensitivity. The high throughput and sensitivity have contributed to the method’s increased adoption in forensic, health, and environmental sciences. Gas chromatography electron ionisation mass spectrometry (GC-EI-MS) methods in particular show high reproducibility of fragmentation patterns and have the advantage of vast spectral libraries. Nevertheless, the high energy imparted to molecules by standard 70 eV EI sources frequently results in a loss of the molecular ion signal. The depleted molecular ion signal renders the identification of compounds not included in spectral libraries more difficult, as straightforward molecular formula assignment is not achieved. Furthermore, the high degree of fragmentation and the resulting depletion of signals with high m/z, leads to reduced discriminatory power. Soft ionisation techniques alleviate the inherent disadvantages of EI-MS in molecular formula determination but do not harness the knowledge stored in EI spectral libraries. Low energy (LE)-EI-MS, being a softer version of EI, has recently seen increased interest. LE-EI-MS keeps high spectral similarity with the standard 70 eV EI while reducing the depletion of signals of molecular ions and of higher m/z ions. The hyphenation of LE-EI-MS to GC is straightforward, keeping the high chromatographic resolution. LE-EI-MS has shown promise in fluxomics [1], doping analytics [2, 3], metabolomics [4], fingerprinting of foods [5, 6], and the identification of isomers in motor oil mixtures [7]. Our objective is the comparison of LE-EI-MS to alternative soft ionisation methods, e.g. APCI-MS, and the development of a non-targeted LE-EI-MS workflow, including highly automated data processing and annotation pipeline. In a first phase 13 compound libraries are measured at 14, 18, and 70 eV. Molecular ion abundance and similarity to standard 70 eV spectra are evaluated. Furthermore, common neutral losses and fragments are identified and included as an extension of a previously published annotation tool (R package InterpretMSSpectrum [8, 9]). T2 - Adlershofer Forschungforum CY - Berlin, Germany DA - 11.11.2024 KW - Mass Spectrometry (MS) KW - Non-targeted screenings (NTS) KW - Gas Chromatography (GC) KW - Low Energy Electron Ionisation Mass Spectrometry (LE-EI-MS) PY - 2024 AN - OPUS4-61666 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Menga, Davide A1 - Li, Yan‐Sheng A1 - Damjanović, Ana Marija A1 - Proux, Olivier A1 - Wagner, Friedrich E. A1 - Fellinger, Tim-Patrick A1 - Gasteiger, Hubert A. A1 - Piana, Michele T1 - On the Stability of an Atomically‐Dispersed Fe−N−C ORR Catalyst: An In Situ XAS Study in a PEMFC N2 - The stability of Fe−N−C oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts has been considered a primary challenge for their practical application in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). While several studies have attempted to reveal the possible degradation mechanism of Fe−N−C ORR catalysts, there are few research results reporting on their stability as well as the possible Fe species formed under different voltages in real PEMFC operation. In this work, we employ in‐situ X‐ray absorption near‐edge structure (XANES) to monitor the active‐site degradation byproducts of an atomically dispersed Fe−N−C ORR catalyst under a H2/O2‐operating PEMFC at 90 % relative humidity and 80 °C. For this, stability tests were carried out at two constant cell voltages, namely 0.4 and at 0.8 V. Even though the ORR activity of the Fe−N−C catalyst decreased significantly and was almost identical at the end of the tests for the two voltages employed, the analysis of the XANES recorded under H2/N2 configuration at 0.6 and 0.9 V within the stability test suggests that two different degradation mechanisms occur. They are demetalation of iron cations followed by their precipitation into Fe oxides upon operation at 0.8 V, versus a chemical carbon oxidation close to the active sites, likely triggered by reactive oxygen species (ROS) originated from the H2O2 formation, during the operation at 0.4 V. KW - PGM-free catalysts PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-638981 DO - https://doi.org/10.1002/celc.202400228 SN - 2196-0216 VL - 11 IS - 18 SP - 1 EP - 16 PB - Wiley VHC-Verlag AN - OPUS4-63898 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -