TY - CONF A1 - Altmann, Korinna A1 - Goedecke, Caroline A1 - Bannick, C.G. A1 - Ricking, M. A1 - Kober, E. A1 - Schmitt, T. A1 - Braun, Ulrike T1 - Detektion von Polymeren im Abwasser eines Klärwerks mittels TED-GC_MS N2 - In den Umweltmedien Wasser, Boden und Luft wird Mikroplastik (MP) gefunden. Mögliche Eintragspfade, besonders Einträge über den Klarlauf kommunaler Klärwerke, sind unklar. Dazu wurde das Klärwerk Ruhleben in Berlin an jeweils vier Tagen im Sommer- und Winterbetrieb beprobt. Es wurde jeweils 1 m3 Klarlauf fraktioniert filtriert (500, 100 und 50 µm Siebe). Weiterhin wurde Rohabwasser exemplarisch untersucht. Als Analyse-methoden wurden die TED-GC-MS und die FTIR Mikroskopie verwendet. Bei der TED-GC-MS wird die Probe zunächst thermisch extrahiert, bevor die charakteristischen Zersetzungsgase mittels einer GC-Säule getrennt und im MS detektiert werden [1,2]. Es ist hier erstmals gelungen, nicht nur das MP zu identi-fizieren, sondern auch eine Massenbilanz zu erstellen und so eine quantitative Auswertung vorzunehmen. Es wurde PE, PS ganzjährig und PP im Sommer gefunden. Das Klärwerk Ruhleben hat einen Rückhalt an MP von 99%. T2 - Wasser 2018 CY - Papenburg, Germany DA - 07.05.2018 KW - Mikroplastik KW - Abwasser KW - TED-GC-MS KW - Bilanzierung PY - 2018 AN - OPUS4-44889 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wander, Lukas A1 - Braun, Ulrike A1 - Becker, Roland A1 - Maiwald, Michael A1 - Paul, Andrea T1 - Mikroplastikanalyse: Nahinfrarotspektroskopie und chemometrische Auswertung N2 - Für die Erfassung der Verbreitung von Mikroplastik (MP) in der Umwelt ist die zeit- und kostenaufwendige Analysestrategie und der damit verbundene geringe Probendurchsatz eine limitierende Größe. Eine große Zahl verschiedener Studien dokumentriet das Auftreten von MP über den gesamten Globus. Meist sind die Studien aufgrund des großen analytischen Aufwands auf exemplarische, stichpunktartige Untersuchungen kleiner Umweltaliquoten und zahlenmäßig kleiner Probenumfänge begrenzt. Um die Verbreitung, die Eintragspfade und den Verbleib von MP in der Umwelt besser zu verstehen und effektive Vermeidungsstrategien abzuleiten, ist es jedoch notwendig, analytisch mehr Proben erfassen zu können. Bildgebende mikro-spektroskopische Methoden wie das Raman- und FTIR-Imaging ermöglichen eine zeitaufwendige, umfassende Charakterisierung kleiner Umweltaliquoten. Neben der Partikelanzahl sind zusätzlich Informationen zu Partikelgröße, Größenverteilung und Oberflächenmorphologie zugänglich. Chemische und thermische Extraktionsverfahren sind bereits deutlich schneller und können diese Informationen durch eine Massenbilanz vervollständigen. Die analysierbare Probenmenge ist jedoch auf Milligramm Mengen beschränkt. Wir schlagen daher vor, die Analyse von Proben auf MP durch ein vorangestelltes Screening mit der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) zur komplementieren. In diesem wird bereits eine erste Einschätzung über die Präsenz von MP in einer Probe gefällt und dadurch die wertvolle Messzeit anderer Methoden effizienter genutzt. NIR zur Analyse von Polymeren wird seit langem eingesetzt, jedoch bisher lediglich im Rahmen einer Studie zur Mikroplastikuntersuchung mittels Hyperspektraler Bildgebung beschrieben. Der NIR Spektralbereich findet sich zwischen dem sichtbaren Licht und dem mittleren Infrarot (MIR). MIR Spektren sind durch klar definierte Banden charakterisiert, welche mehrheitlich von den Grundschwingungen der Moleküle stammen. Die höheren Energien im nahen Infrarot regen hingegen Kombinations- und Oberschwingungen der Streck und Biegeschwingungen an. Die resultierenden Absorptionsbanden sind oft breit und relativ unspezifisch. Erst mit Hilfe einer computergestützten Datenauswertung lassen sich aus diesen Spektren nützliche Informationen gewinnen. Dies erklärt die steigende Popularität der NIR-Spektroskopie in der jüngeren Vergangenheit mit einem Schwerpunkt als prozessanalytische Methode. NIR Spektrometer für das industrielle Prozessmonitoring zeichnen sich durch eine kompakte und robuste Konstruktionsweise aus. Die verfügbaren faseroptischen Reflexionssonden eignen sich gut um pulverförmige Proben zu untersuchen. Der räumlich erfassbare Messbereich kann durch die Sondengeometrie variiert werden. Sind die untersuchten Partikel im Verhältnis zur abgetasteten Fläche klein, wird als spektrale Information die Summe der Absorption aller Partikel im Sichtfeld erfasst. Die Methode ist deshalb nicht für Detailuntersuchungen von MP geeignet, erlaubt es jedoch innerhalb weniger Minuten eine Einschätzung über das Vorkommen von Mikroplastik in einer Probe zu treffen. Exemplarisch wurden für diese Untersuchungen vier der am weitesten verbreiteten Kunststoffe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) gewählt. Aus den additivfreien Polymeren wurden nach einer Kryo-vermahlung und anschließender Siebung (< 125 µm) Modellproben generiert. Die Polymere wurden dafür zu einem Massenanteil von 1 % mit einem Standardboden (LUFA2.3, gesiebt < 125 µm) vermischt. Die Gesamtmenge von 1 g je Probe wurde in Aluminiumbehältern präpariert und 8 Messungen an unterschiedlichen, zufällig gewählten Positionen vorgenommen. Die erhaltenen Spektren wurden zur Kalibrierung chemometrischer Modelle genutzt. In einem hierarchischen Ansatz wurde anhand der NIR-Spektren eine Klassifizierung vorgenommen: 1. Bestimmung ob eine Probe MP enthält (Ja/Nein). 2. Identifikation der Polymere in der Probe. Eine aussagekräftige Klassifizierung beruht auf einer Vorbehandlung der Spektren. Hierdurch werden die Unterschiede zwischen den einzelnen Polymerbanden hervorgehoben. Die Eignung der so erstellten Modelle wurde anhand eines Referenzmaterials und am Beispiel von Realproben erfolgreich getestet. Dabei zeigte sich, dass nicht nur in den erstellten Polymer-Bodenmischungen, sondern auch in den Rückständen von fermentiertem Bioabfall und in Filterrückständen einer Waschmaschine, MP richtig erkannt wurde. Weiterhin zeigten Tests mit Mikroplastik-freien Bodenproben unterschiedlicher Herkunft, dass keine falsch-positive Resultate erzeugt wurden. Alle vier untersuchten Polymere, d.h. PE, PET, PS und PP mit einem Massenanteil von 1 % in einer Bodenmatrix werden auch bei einer gemischten Polymerzusammensetzung mit der NIR-Spektroskopie erkannt. Der kombinierte Einsatz von NIRS und Chemometrie ermöglicht die Entscheidung über ein potenzielles Vorkommen sowie die Zuordnung des Materials der enthaltenen Polymerpartikel für eine Massefraktion ≥ 1 % in einer (trockenen) Probenmenge von 1 g innerhalb von 10–15 min. Der zeitaufwendige Schritt der Methode liegt hier in der Erstellung geeigneter chemometrischer Modelle sowie deren Validierung. Wesentliche Voraussetzung ist dabei, dass bei der Kalibrierung die Varianz der zu erwartenden Partikel und der Matrix realistisch abgebildet wird. T2 - GDCh Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft CY - Papenburg, Ems, Germany DA - 07.05.2018 KW - Mikroplastik KW - Nahinfrarotspektroskopie KW - Chemometrie KW - Boden PY - 2018 AN - OPUS4-44887 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baesso, Ilaria A1 - Altenburg, Simon A1 - Günster, Jens T1 - Co-axial online monitoring of Laser Beam Melting (LBM) N2 - Within the perspective of increasing reliability of AM processes, real-time monitoring allows part inspection while it is built and simultaneous defect detection. Further developments of real-time monitoring can also bring to self-regulating process controls. Key points to reach such a goal are the extensive research and knowledge of correlations between sensor signals and their causes in the process. T2 - BAM workshop on Additive Manufacturing CY - BAM, Berlin, Germany DA - 13.05.2019 KW - Laser Beam Melting KW - Process Monitoring KW - Co-axial monitoring KW - 3D imaging PY - 2019 AN - OPUS4-48517 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Reinsch, Stefan A1 - Waurischk, Tina A1 - Müller, Ralf A1 - Arendt, F. A1 - Sierka, M. A1 - Diegeler, A. T1 - A new robot-assisted compositional screening method N2 - The system Na2O.B2O3-SiO2 (NBS) is the basis of many industrial glass applications and therefore one of the most studied systems at all. Glass formation is possible over a wide compositional range, but the system also contains ranges of pronounced phase separation and crystallization tendency. Despite its importance, experimental data are limited to few compositional areas. The general understanding and modelling of glass formation, phase separation, and crystallization in this system would therefore be easier if small step melt series could be studied. The efficient melting of such glass series is now possible with the new robotic glass melting system at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM, Division Glasses). Using three exemplary joins within this NBS system, the small step changes of glass transition temperature (Tg), crystallization behavior as well as glass density (Roh) was studied. Additionally, experimental Tg and Roh data were compared with their modeled counterparts using SciGlass and a newly developed DFT model, respectively. T2 - Annual meeting of the French Union for Science and Glass Technology (USTV) and the 96th Annual Meeting of the German Society of Glass Technology - USTV-DGG joint meeting. CY - Orléans, France DA - 22.05.2023 KW - Robot-assisted galss melting KW - Sodiumborosilicate glasses KW - Density KW - Glass transformation temperature KW - Property simulation PY - 2023 AN - OPUS4-58724 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Schilling, Markus A1 - Birkholz, Henk A1 - Jung, Matthias A1 - Waitelonis, Jörg A1 - Mädler, Lutz A1 - Sack, Harald T1 - PMD core ontology: Building Bridges at the Mid-Level – A Community Effort for Achieving Semantic Interoperability in Materials Science N2 - Knowledge representation in the materials science and engineering (MSE) domain is a vast and multi-faceted challenge: Overlap, ambiguity, and inconsistency in terminology are common. Invariant and variant knowledge are difficult to align cross-domain. Generic top-level semantic terminology often is too abstract, while MSE domain terminology often is too specific. This poster presents an approach to create and maintain a comprehensive and intuitive MSE-centric terminology by developing a mid-level ontology–the PMD core ontology (PMDco)–via MSE community-based curation procedures. The PMDco is designed in direct support of the FAIR principles to address immediate needs of the global experts community and their requirements. The illustrated findings show how the PMDco bridges semantic gaps between high-level, MSE-specific, and other science domain semantics, how the PMDco lowers development and integration thresholds, and how to fuel it from real-world data sources ranging from manually conducted experiments and simulations as well as continuously automated industrial applications. T2 - TMS - Specialty Congress 2024 CY - Cleveland, Ohio, US DA - 16.06.2024 KW - Interoperability KW - Semantic Interoperability KW - Digtial Representation KW - Knowledge graph and ontologies PY - 2024 AN - OPUS4-60378 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Mohr, Gunther A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Straße, Anne A1 - Pittner, Andreas A1 - Günster, Jens A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik A1 - Heckel, Thomas A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Seeger, Stefan A1 - Bruno, Giovanni T1 - ProMoAM - Verfahrensentwicklung für das Prozessmonitoring in der additiven Fertigung N2 - Verfahren zum in-situ Monitoring der Prozess- und Bauteilparameter sollen Fehlstellen und Inhomogenitäten bereits während der Fertigung nachweisen und zukünftig auch die Regelung der Prozessparameter ermöglichen. T2 - Challenges in Additive Manufacturing: Innovative Materials and Quality Control, Berlin Partner Workshop CY - Berlin, Germany DA - 12.09.2018 KW - Additive Fertigung KW - Prozessmonitoring KW - ProMoAM PY - 2018 AN - OPUS4-46300 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stargardt, Patrick A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Prewitz, M. A1 - Bardenhagen, A. T1 - H2 permeability of soda-lime, borosilicate and vitreous silica glasses for potential high pressure H2 storage applications N2 - Modern high-pressure H2 tanks consist of fiber-reinforced composite materials and a plastic lining on the inside. The use of glass would drastically increase the H2 barrier effect. This could be achieved with glass liners or fiber-reinforced polymer-bonded glass capillary storage tanks and would enable lower wall thicknesses, higher gravimetric storage densities and variable designs and thus a much more effective use of space. However, the decisive material parameters for the development of these technologies, such as the hydrogen permeation, are unknown. This study focuses on H2 diffusion in glasses of different chemical compositions. H2 permeation is measured by mass spectrometry. For this purpose, the mass spectrometer (MS), which is located in a high vacuum, is separated from the pressure side by the test specimen. Pure H2 gas is present on the pressure side, so that the mass flow is recorded qualitatively and quantitatively in the MS. The permeation coefficients are calculated from the sample geometry and the mass flow rates. The very low H2 permeation of glass is measured on bundles of thin-walled commercially available glass capillaries and compared with the hydrogen permeation data of the glass powder method. T2 - Jahrestagung der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft 2024 CY - Aachen, Germany DA - 27.05.2024 KW - Gas permeation KW - Hydrogen gas KW - High pressure gas storage PY - 2024 AN - OPUS4-60420 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Miliūtė, Aistė A1 - Bustamante, Joana A1 - Mieller, Björn A1 - Stawski, Tomasz A1 - George, Janine A1 - Knoop, F. T1 - High-quality zirconium vanadate samples for negative thermal expansion (NTE) analysis N2 - Zirconium vanadate (ZrV2O7) is a well-known negative thermal expansion (NTE) material which exhibits significant isotropic contraction over a broad temperature range (~150°C < T < 800°C). The linear thermal expansion coefficient of ZrV2O7 is −7.1×10-6 K-. Therefore, it can be used to create composites with controllable expansion coefficients and prevent destruction by thermal shock. Material characterization, leading to application, requires pure, homogenous samples of high crystallinity via a reliable synthesis route. While there is a selection of described syntheses in the literature, it still needs to be addressed which synthesis route leads to truly pure and homogenous samples. Here, we study the influence of the synthesis methods (solid-state, sol-gel, solvothermal) and their parameters on the sample's purity, crystallinity, and homogeneity. The reproducibility of results and data obtained with scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry, and thermogravimetric analysis (DSC/TGA) were analyzed extensively. The sol-gel method proves superior to the solid-state method and produces higher-quality samples over varying parameters. Sample purity also plays an important role in NTE micro and macro-scale characterizations that explain the impact of porosity versus structural changes. Moreover, we implement ab-initio-based vibrational computations with partially treated anharmonicity (quasi-harmonic approximation, temperature-dependent effective harmonic potentials) in combination with experimental methods to follow and rationalize the negative thermal expansion in this material, including the influence of the local structure disorder, microstructure, and defects. Khosrovani et al. and Korthuis et al., in a series of diffraction experiments, attributed the thermal contraction of ZrV2O7 to the transverse thermal motion of oxygen atoms in V-O-V linkages. In addition to previous explanations, we hypothesize that local disorder develops in ZrV2O7 crystals during heating. We are working on the experimental ZrV2O7 development and discuss difficulties one might face in the process as well as high-quality sample significance in further investigation. The obtained samples are currently used in the ongoing research of structure analysis and the negative thermal expansion mechanism. T2 - 4th International Symposium on Negative Thermal Expansion and Related Materials (ISNTE-4) CY - Padua, Italy DA - 04.07.2023 KW - NTE KW - Sol-gel KW - Solid-state KW - Ab-initio KW - TDEP PY - 2023 AN - OPUS4-58132 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eddah, Mustapha A1 - Markötter, Henning A1 - Mieller, Björn A1 - Beckmann, Jörg A1 - Bruno, Giovanni T1 - Synchrotron Multi-energy HDR tomography for LTCC systems N2 - LTCCs (Low-temperature co-fired ceramics) consist of three-dimensionally distributed, hermetically bonded ceramic and metallic components with structure sizes within [10; 100] µm. A non-destructive imaging technique is needed that provides 3D, sharp, high-contrast resolution of these structures, as well as porosity and defect analysis, which is made difficult by the very different X-ray absorption coefficients of the individual components of the microstructure. A HDR method is being developed that allows a combination of different tomograms, each with X-ray energies adapted to individual materials. T2 - Bessy II User Meeting CY - Berlin, Germany DA - 22.06.2023 KW - LTCC KW - Synchrotron tomography KW - Data fusion KW - In-situ tomography PY - 2023 AN - OPUS4-57795 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kang, M. A1 - Czasny, M. A1 - Kober, D. A1 - Reschetnikow, A. A1 - Stargardt, Patrick A1 - Mieller, Björn A1 - Gurlo, A. T1 - Influence of mica particle content in composites for high voltage applications produced by additive manufacturing and mold casting N2 - The insulation system of high voltage electrical devices like generators and electrical motors has to withstand thermal, electrical, ambient and mechanical influences (TEAM) during operation. Especially the dielectric properties have to satisfy the requirements also under elevated temperatures and extreme environments. To provide this high quality, the conventional fabrication process uses partly manually applied insulation tapes combined with a cost-intensive and under safety concerns at least problematic vacuum pressure impregnation step (VPI). In order to reduce process costs by increasing the degree of automation and avoiding the VPI process, additively manufactured (AM) insulations were studied. This study focuses on the fabrication of ceramic/polymer compounds via AM technique. The AM technology used a rotating screw extrusion print head with air pressure to supply the paste. Plate-like samples with dimensions of 55 mm x 55 mm x1mm thickness were produced. This work focuses on the homogeneously high viscous paste with 12.5 to 50 volume % ratio of filler particles. Three types of mica powders as ceramic filler materials with different particle sizes from micro to mm scale were evaluated. The controlled volume % ratio of particles affects the paste viscosity which enables stacking of paste layers with a viscosity close to clay pastes. The mixed pastes were cured by heating and UV light to increase mechanical properties. A TG/DTA was performed, and electrical properties were investigated. First experiments with respect to the dielectric properties such as volume resistance, permittivity and dielectric strength revealed promising results and the possibility to use AM techniques for the fabrication of high voltage insulations for electrical machines. T2 - MaterialsWeek 2021 CY - Online meeting DA - 07.09.2021 KW - HV-Insulation KW - Polymer-Ceramic-Composite KW - Additive manufacturing PY - 2021 AN - OPUS4-54368 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -