TY - CONF A1 - Höhne, Patrick A1 - Kuchenbecker, Petra A1 - Lindemann, Franziska A1 - Rabe, Torsten T1 - Optimized spray granules for dry pressing by means of slurry destabilization and ultrasonic atomization N2 - The homogeneous introduction of organic additives is a prerequisite for good processability of ceramic powders during dry pressing. The addition of organic additives by wet route via ceramic slurries offers advantages over dry processing. The organic content can be reduced and a more homogeneous distribution of the additives on the particle surface is achieved. In addition to the measurements of zeta potential and viscosity, sedimentation analysis by optical centrifugation was also tested and successfully used to characterize the ceramic slurries and accurately evaluate of the suitability of different types, amounts, and compositions of organic additives. Spray drying of well-stabilized slurries usually results in mostly hollow granules with a hard shell leading to sintered bodies with defects and reduced strength and density. By purposefully degrading the slurry stability after dispersion of the ceramic powder, the drying behavior of the granules in the spray drying process and thus the granule properties can be influenced. Destabilization of the slurry and thus partial flocculation was quantified by optical centrifugation. Spray drying of the destabilized alumina slurries resulted in "non-hollow" granules without the detrimental hard shell and thus improved granule properties. Further improvement of the granules was achieved by installing ultrasonic atomization in the spray dryer. A narrower granule size distribution was achieved, which had a positive effect on, among other things, the flowability of the granules. Specimens produced from this granules had fewer defects of smaller size, leading to better results for the density and strength of the sintered bodies. The observations made for alumina could be transferred to zirconia and as well to ZTA with 20 wt% zirconia. T2 - Ceramics in Europe 2022 CY - Krakau, Poland DA - 10.07.2022 KW - Ultrasound KW - Spray drying KW - Slurry PY - 2022 AN - OPUS4-56171 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eisenbart, M. A1 - Bauer, F. A1 - Klotz, U. A1 - Weber, M. A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Hanke, T. A1 - Dziwis, G. A1 - Meissner, R. A1 - Tikana, L. T1 - KupferDigital – Datenökosystem für die digitale Materialentwicklung auf Basis Ontologie-basierter digitaler Repräsentationen von Kupfer und Kupferlegierungen N2 - Kern des Projektes KupferDigital ist es, einen Demonstrator für ein digitales Datenökosystem zu erstellen, der der Digitalisierung der Materialforschung und der metallverarbeitenden Industrie als zukunftsfähige Plattform zur Verfügung stehen soll. Das Projekt KupferDigital entwickelt Methoden und Konzepte, um den Lebenszyklus am Beispiel von Kupfer – von der Erzgewinnung bis zum Recycling – digital zu erfassen. Grundlage ist die Entwicklung sogenannter Ontologien. Diese können als eine Art Wissensnetz verstanden werden. Sie dienen als gemeinsame Standards für die Beschreibung von Werkstoffen und technischen Vorgängen. Sie helfen bei der digitalen Erfassung von Prozessschritten sowie von Materialeigenschaften. Parallel dazu werden Konzepte für Datenstrukturen, die Speicherung und den Austausch von Werkstoffdaten über neu zu definierende Schnittstellen erarbeitet. Über die Bereitstellung digitalisierter Lebenszyklen von Kupfer wird die Industrie bei der Pro-duktentwicklung befähigt, neue Werkstoffentwicklungen frühzeitig zu bewerten, beispielsweise unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit. Kupfer kommt hier eine aktuelle Bedeutung zu, weil es für die digitale Transformation sowie die Energie- und Mobilitätswende von fundamentaler Bedeutung ist und somit von hohem gesellschaftlichem Wert. Die Projektziele sind sowohl auf weitere metallische Struktur- und Funktionswerkstoffe als auch auf andere Industriebereiche übertragbar. Die Projektergebnisse werden im Rahmen der Aktivitäten der Innovationsplattform MaterialDigital allen Interessierten zur Verfügung gestellt. T2 - MatFo2022 „Vom Material zur Innovation: Digital, Neutral, Vital“ CY - Online meeting DA - 14.11.2022 KW - Kupfer KW - Datenökosystem KW - Materialentwicklung KW - Ontologie PY - 2022 AN - OPUS4-56405 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eisenbart, M. A1 - Bauer, F. A1 - Klotz, U. A1 - Weber, M. A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Klengel, R. A1 - Steinmeier, L. A1 - Parvez, A. A1 - Hanke, T. A1 - Dziwis, G. A1 - Meissner, R. A1 - Tikana, L. A1 - Heisterkamp, J. T1 - Development of an ontology for the lifecycle of copper and copper alloys N2 - Efforts towards digitalization in the material science and technology community have enhanced in the last years. In 2019 the German digitalization initiative platform „MaterialDigital“1 (MD) has been started. Numerous projects concerning digitalization, including the copper related project „KupferDigital“ (copper digital) have been initiated under the umbrella of MD. The initiative strives to address numerous issues concerning data access, exchange, security, provenance and sovereignty. Heterogeneous data origin, storage and evaluation often result in problems concerning comparability and reproducibility of scientific and technological results. In many cases material data are recorded, but the methods of testing are insufficiently described, or such information is not communicated along with the raw data. The material data can also have numerous different formats such as paper printouts, pdfs, excel sheets or csv-files. Hence, gathering and integrating material data from different sources is challenging for potential users like materials scientists and engineers, especially if there are contradictory data where the reasons for contradictions is not clear due their vague description. In order to address these problems, data should comply to the so called „FAIR“ principle which calls for data to be findable, accessible, interoperable, and reusable (FAIR)2 and hence be accessible via so-called decentralized but interconnected data spaces. By using knowledge representation withontologies, data can be enriched with meaning and the methods of the testing procedures can be accurately provided. In this presentation we want to introduce our approach to such knowledge representation based on a high-throughput alloy development process for Cu-based alloys³ along with characterization techniques such as hardness testing and microstructural characterization (e.g. EBSD – Electron Backscattered Diffraction). T2 - Copper Alloys Conference CY - Dusseldorf, Germany DA - 22.11.2022 KW - Copper KW - Life cycle KW - Ontology PY - 2022 AN - OPUS4-56406 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waurischk, Tina A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Rouxel, T. A1 - Behrens, H. A1 - Deubener, J. T1 - Vacuum crack growth in silicate glasses N2 - Although the slow crack growth in glass is dominated by stress-corrosion phenomena, it also should reflect the underlaying intrinsic fracture behavior controlled by glass chemistry and structure. To investigate such underlaying phenomena, crack growth velocity in alkali silicate glasses was measured in vacuum across 10 orders of magnitude with double cantilever beam technique. Measured and literature crack growth data were compared with calculated intrinsic fracture toughness data obtained from Young’s moduli and theoretical fracture surface energy. Data analysis reveals slight correlation with the packing density and significant deviations from the intrinsic brittle fracture behavior. These deviations do not follow simple compositional trends. Two opposing processes may explain this finding: a decrease in the apparent fracture surface energy due to stress-induced chemical changes at the crack tip and its increase due to energy dissipation during fracture. T2 - 26th International Congress on Glass CY - Berlin, Germany DA - 03.07.2022 KW - Oxide glass KW - Fracture toughness KW - Fracture surface PY - 2022 AN - OPUS4-56485 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waurischk, Tina A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Meyer, Christian A1 - Diegeler, A. A1 - Sorg, J. A1 - Schottner, G. A1 - Wondraczek, L. A1 - Sierka, M. A1 - Deubener, J. T1 - Data-driven Workflow for Accelerated Glass Development (GlasDigital) N2 - As part of a joint project involving the Fraunhofer Institute for Silicate Research (ISC), the Friedrich Schiller University of Jena, the Clausthal University of Technology and the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), digital tools are to be created for the development of new types of glass materials. Current processes for the production of glasses with improved properties are usually very cost- and energy-intensive due to the low degree of automation and are subject to long development cycles. The use of robotic synthesis processes in combination with self-learning machines is intended to overcome these problems in the long term. The development of new types of glass can then not only be accelerated considerably, but also be achieved with much less effort. In this talk, data generation via a robotic high-throughput glass melting system is presented, which should be the experimental basis for the ontology developed within the project GlasDigital. T2 - Materials Science and Engineering Congress (MSE 2022) CY - Darmstadt, Germany DA - 27.09.2022 KW - Oxidglas KW - Robotische Glasschmelzanlage PY - 2022 AN - OPUS4-56489 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waurischk, Tina A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Chen, Y.-F. A1 - Contreras Jaimes, A. T1 - Datengetriebener Workflow für die beschleunigte Entwicklung von Glas (GlasDigital) N2 - Das Projekt GlasDigital wurde im allgemeinen vorgestellt, sowie die einzelnen Zwischenstände der verschiedenen Arbeitspakete aller Projektpartner präsentiert. Die allgemeine Porjektvorstellung ist auf deutsch. Die Zwischenstände der Arbeitsinhalte sind auf englisch. T2 - PMD Vollversammlung CY - Berlin, Germany DA - 03.11.2022 KW - Oxidglas KW - Robotische Glasschmelzanlage KW - ML KW - Ontologie KW - Digitaler Zwilling KW - Bildanalyse PY - 2022 AN - OPUS4-56491 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Ralf T1 - GLAS DIGITAL - Datengetriebener Workflow für die beschleunigte Entwicklung von Glas N2 - Aktuelle Ergebnisse des Projektes GlasDigital werden kurz zusammenfassend und allgemein verständlich vorgestellt. T2 - MatFo 2022 CY - Cologne, Germany DA - 14.11.2022 KW - Oxidglas KW - robotische Glasschmelzanlage KW - Ontologie KW - ML KW - Digitaler Zwilling KW - Bildanalyse PY - 2022 AN - OPUS4-56492 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waurischk, Tina T1 - Glas Digital Datengetriebener Workflow für die beschleunigte Entwicklung von Glas N2 - Der aktuelle Stand des Projektes GlasDigital wird in Kurzform präsentiert. T2 - PMD Vollversammlung CY - Online meeting DA - 17.03.2022 KW - Oxidglas KW - robotische Glasschmelzanlage KW - Ontologie KW - ML KW - Digitaler Zwilling KW - Bildanalyse PY - 2022 AN - OPUS4-56493 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bresch, Sophie T1 - Oxidkeramische Werkstoffe und Folien für thermoelektrische Multilayergeneratoren N2 - Thermoelektrische Effekte beschreiben die direkte Verknüpfung von thermischer Energie und elektrischer Energie in Festkörpern. Durch Thermodiffusionsströme entsteht direkt, ohne beweg¬liche Teile, ein elektrisches Feld als Folge einer Temperaturdifferenz. Diese Material-eigenschaft wird durch den Seebeckkoeffizienten beschrieben. Je nach Art der Ladungs¬träger sind die indu¬zierte Spannung und der Seebeckkoeffizient positiv (p-Typ) oder negativ (n-Typ). Thermo¬elek¬trische Effekte lassen sich beispielsweise in Thermo¬elementen zur Temperatur-messung, in Pel¬tierelementen zum Kühlen oder Heizen und in thermo¬elektrischen Generatoren zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie nutzen. In thermoelektrischen Generatoren werden Schenkel aus p-Typ- und n-Typ-Materialien elek-trisch in Reihe und thermisch parallel verschaltet. Konventionell werden einzelne Schenkel aus Bismut¬tellurid auf ein metallisiertes Substrat gelötet. Man spricht vom π-Typ-Design. Aufgrund auf¬wendiger Fertigung und nicht optimaler Flächennutzung stellt dieses Design nicht die best-mög¬liche Lösung dar. Neben Telluriden gibt es noch andere vielversprechende thermoelektrische Material¬systeme wie die oxidischen Thermoelektrika. Im Temperatur¬bereich oberhalb von 700 °C können oxidische thermoelektrische Materialien mit nichtoxidischen konkurrieren. Zudem sind sie oxidationsbeständig und können aus weniger toxischen und besser verfügbaren Rohstoffen her¬ge¬stellt werden. Da es sich um keramische Materialien handelt, können unter Nutzung der Multi¬layer¬technologie (auch Vielschicht- oder Mehrlagentechnik) Generatoren im Multilayer¬design hergestellt werden. Keramische Multi¬layer¬generatoren sind aufgrund der höheren Leis¬tungs¬dichte, der Möglichkeit der gezielten Texturierung und des hohen möglichen Auto¬mati¬sierungs¬grades des Herstellungs¬prozesses eine viel¬versprechende Alternative zu konven¬tionellen π-Typ-Generatoren. Alle Lagen werden in einem Schritt co-gesintert. Die beiden zum jetzigen Zeit¬punkt wohl viel¬versprechendsten oxi¬dischen Thermoelektrika sind Calcium-cobaltit Ca3Co4O9 als p-Typ und Calciummanganat CaMnO3 als n-Typ. Die Sinter¬tem¬peratur von Ca3Co4O9 ist durch eine Phasenumwandlung bei 926 °C beschränkt. Texturiertes, dichtes Ca3Co4O9 mit einer hohen Festigkeit kann nur über Hei߬pressen hergestellt werden. Das Co-Sintern von Ca3Co4O9 und CaMnO3 war wegen der Tem¬pera¬tur¬differenz von 350 K zwischen den jeweiligen Sinterintervallen bisher nicht möglich. Ziel dieser Arbeit war deshalb die Ent¬wick¬lung von kompatiblen oxidkeramischen Werkstoffen und Folien für thermoelektrische Multilayer-generatoren auf der Basis von Ca3Co4O9 und CaMnO3. Daraus resultieren vier wesentliche Arbeitspakete. Zunächst die Materialentwicklungen von Ca3Co4O9 (p-Typ) und CaMnO3 (n-Typ) für ein Co-Sintern bei 900 °C mit akzeptablen thermoelek¬trischen Eigenschaften, dann die Entwicklung der weiteren im Generator benötigten Kompo¬nenten wie der Isolationsschicht und abschließend die Fertigung und Bewertung von Demonstra¬toren im Multi¬layer¬design. Foliengießen und druckunterstütztes Sintern ermöglichen die Herstellung von dichtem, tex-turier¬tem Ca3Co4O9 mit hoher Festigkeit und hohem Leistungsfaktor. Letzterer ist das Produkt der elek¬trischen Leitfähigkeit und dem Quadrat des Seebeckkoeffizienten. Für die elektrische Leit¬fähigkeit zeigte sich in dieser Arbeit ein kombinierter Einfluss von Sinterdichte und Textur. Die thermo¬elektrischen Eigen¬schaften lassen sich somit über die Einstellung der Mikrostruktur gezielt steuern. Durch die Optimierung der Pulversynthese, die Einführung des Sinteradditives CuO und die Kombi¬nation mit dem druckunterstützten Sintern (7,5 MPa) konnte die Sintertemperatur des CaMnO3 bei gleichbleibendem Leistungsfaktor von 1250 °C auf 950 °C gesenkt werden. Druck-unter¬stütztes Sintern von CaMnO3 ist bei 900 °C möglich, führt aber zu einem Werkstoff mit geringerem Leistungsfaktor, geringerer Dichte und ungenügender Festigkeit. Zur elektrischen Isolation der beiden thermoelektrischen Materialien wurde ein Glas-Keramik-Kompo¬sit mit hohem Volumenwiderstand und angepasstem Wärmeausdehnungs¬koef¬fizienten ent¬wickelt. Aus den zu Folien vergossenen thermoelektrischen Materialien, der siebgedruckten Iso¬lations-schicht und der siebgedruckten Metallisierung wurden mittels Multilayertech¬nologie De¬mons-tratoren hergestellt. Neben dem pn-Generator aus Ca3Co4O9 und CaMnO3 wurden auch Unileg-generatoren aus Ca3Co4O9 gefertigt. Bei Unileggeneratoren wird die Komplexität des Aufbaus durch die Verwendung von nur einem thermoelektrischen Material verringert. Die Simulation der Demonstratoren zeigte, dass der pn-Generator aus Ca3Co4O9 und CaMnO3 keine höheren Leis-tungsdichten erbringt als der aus nur Ca3Co4O9 bestehende Unileg¬generator. Auf¬grund des ge-ringen Leistungsfaktors und der geringen Festigkeit des bei 900 °C gesinterten CaMnO3 er¬scheint die Fertigung von pn-Multilayer¬generatoren aus Ca3Co4O9 und CaMnO3 derzeit nicht sinn¬voll. Die Unileg¬generatoren aus Ca3Co4O9 erreichen mit sehr hoher Reproduzier¬barkeit 2 mW/cm² bei einer Temperaturdifferenz von 230 K, dies entspricht 80 % der simulierten elektrischen Leistung. Es handelt sich hierbei um den ersten Machbarkeits¬nachweis zur Herstellung von Multilayer-generatoren auf Basis von texturiertem Ca3Co4O9 mit hohem thermoelektrischem Leistungsfaktor, hoher Dichte und hoher Festigkeit. Solch thermoelektrische Multilayergeneratoren könnten zukünftig Systeme mit geringen elek-trischen Leistungsanforderungen wie Sensoren autark und nachhaltig mit elektrischer Energie ver¬sorgen. T2 - Promotionskolloquium CY - Bayreuth, Germany DA - 25.04.2022 KW - Calciumcobaltit KW - Calciummanganat KW - Foliengießen KW - Sintertemperatur PY - 2022 AN - OPUS4-54726 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Lena A1 - Günster, Jens T1 - 3-D Druck in Schwerelosigkeit – Patentanmeldung für den Bau für Werkzeug und Ersatzteilen im Weltall N2 - Präsentation der Aktivitäten an der BAM im Bereich 3-D Druck in Schwerelosigkeit. T2 - Besuch des Deutschen Patent- und Markenamtes DPMA München CY - Berlin, Germany DA - 19.07.2022 KW - Additive manufacturing KW - Microgravity KW - Patent KW - Powder KW - Additive Fertigung KW - 3D Druck KW - Schwerelosigkeit PY - 2022 AN - OPUS4-56314 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Lena A1 - Brandić Lipińska, M. A1 - Davenport, R. A1 - Imhof, A. B. A1 - Waclavicek, R. A1 - Fateri, M. A1 - Gines-Palomares, J. C. A1 - Zocca, Andrea A1 - Makaya, A. A1 - Günster, Jens T1 - How will we explore, work, and live on the moon? N2 - 3D-printed landing pads on the moon: Paving the road for large area sintering of lunar regolith. A prerequisite for lunar exploration and beyond is the manufacturing of objects directly on the moon, given the extreme costs involved in the shipping of material from Earth. Looking at processes, raw materials, and energy sources, equipment will certainly have to be brought from Earth at the beginning. Available on the moon are lunar regolith as raw material and the sun as an energy source. One of the first steps towards the establishment of a lunar base is the creation of infrastructure elements, such as roads and landing pads. We’ll introduce you to the ESA-project PAVER that demonstrates the sintering and melting of lunar regolith simulant material to produce large scale 3D printed elements that could be used during human and robotic lunar explorations. T2 - Berlin Science Week CY - Online meeting DA - 09.11.2022 KW - Additive manufacturing KW - Lunar regolith simulant KW - EAC-1A KW - Space exploration PY - 2022 UR - https://www.youtube.com/watch?v=StfLuVhKkUE AN - OPUS4-56377 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Lena T1 - Additive Fertigung unter Mikrogravitationsbedingungen für Anwendungen im Weltraum N2 - Präsentation der Aktivitäten an der BAM im Bereich Additive Fertigung unter Mikrogravitationsbedingungen für Anwendungen im Weltraum beim Arbeitsgruppentreffen der AG Werkstoffe & Prozesse vom Netzwerk Space2Motion. T2 - Arbeitsgruppentreffen beim Netzwerk Space2Motion CY - Online meeting DA - 09.11.2022 KW - Additive Fertigung KW - Mikrogravitation PY - 2022 AN - OPUS4-56353 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brandić Lipińska, M. A1 - Davenport, R. A1 - Imhof, A. B. A1 - Waclavicek, R. A1 - Fateri, M. A1 - Meyer, Lena A1 - Gines-Palomares, J. C. A1 - Zocca, Andrea A1 - Makaya, A. A1 - Günster, Jens T1 - PAVER - Contextualizing laser sintering within a lunar technology roadmap T2 - Proceedings of the IAC 2022 N2 - The Global Exploration Strategy of the International Space Exploration Coordination Group (ISECG) describes a timeframe of 2020 and beyond with the ultimate aim to establish a human presence on Mars towards the 2040ies. The next steps lie on the Moon with a focus on the coming 10 years. Early lunar surface missions will establish a capability in support of lunar science and prepare and test mission operations for subsequent human exploration of Mars and long-duration human activities on the Moon. Given the extreme costs involved in the shipping of material from Earth, a prerequisite for future human exploration is the manufacturing of elements directly on the Moon’s surface. Unlike the equipment, which at the beginning will have to be brought from Earth, raw materials and energy could be available following the concept of In-Situ Resource Utilization. The ESA OSIP PAVING THE ROAD (PAVER) study investigates the use of a laser to sinter regolith into paving elements for use as roadways and launch pads thus mitigating dust issues for transport and exploration vehicles. The ESA-funded study examines the potential of using a laser (12 kW CO2 laser with spot beam up to 100 mm) for layer sintering of lunar and martian regolith powders to manufacture larger 3D elements and provide know-how for the automatic manufacture of paving elements in the lunar environment. The project contributes to the first step toward the establishment of a lunar base and will lead to the construction of equipment capable of paving areas and manufacturing 3D structures. PAVER project sets the starting point for an examination of the larger context of lunar exploration. Mission scenarios will look at different phases of lunar exploration: Robotic Lunar Exploration, Survivability, Sustainability, and Operational Phase. A proposed Technology Roadmap investigates the mission scenario and analyses how, and to which extent, laser melting/sintering will play a role in the various phases of exploration. The paper contextualizes laser sintering within selected mission scenarios and discusses the different kinds of infrastructure that can be produced at each phase of the mission. The outcome of the study includes the detailing of the TRL steps in the project and an outline of a timeline for the different elements. Covered aspects include terrain modelling such as operation pads, roadways, or towers, non-pressurized building structures to protect machinery, and habitat envelopes, to protect and shield humans against dust, micrometeoroids, and radiation. T2 - 73rd International Astronautical Congress (IAC) CY - Paris, France DA - 18.09.2022 KW - Additive manufacturing KW - Solar sintering KW - ISRU KW - Infrastructure KW - Lunar habitat KW - Paving PY - 2022 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-56519 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens A1 - Meyer, Lena T1 - Laser beam melting additive manufacturing at μ-gravity N2 - At the Workshop "Neutron and Synchrotron Monitoring in Aerospace Advanced Manufacturing" at the Institute of Materials Physics in Space, German Aerospace Center (DLR) in Cologne, we presented on the opportunities and our experiences of using a powder based additive manufacturing process for in-space manufacturing applications in microgravity. T2 - Workshop 'Neutron and Synchrotron Monitoring in Aerospace Advanced Manufacturing' CY - Cologne, Germany DA - 11.08.2022 KW - Additive manufacturing KW - In-space manufacturing KW - Microgravity KW - μ-gravity KW - Laser beam melting KW - Advanced manufacturing KW - Aerospace KW - Process monitoring PY - 2022 AN - OPUS4-56521 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zocca, Andrea A1 - Schubert, Hendrik A1 - Günster, Jens T1 - Combination of layerwise slurry deposition and binder jetting (lsd-print) for the additive manufacturing of advanced ceramic materials N2 - Powder bed technologies are amongst the most successful Additive Manufacturing (AM) techniques. Powder bed fusion and binder jetting especially are leading AM technologies for metals and polymers, thanks to their high productivity and scalability. The application of these techniques to most ceramics has been difficult so far, because of the challenges related to the deposition of homogeneous powder layers when using fine powders. In this context, the “layerwise slurry deposition” (LSD) has been developed as a layer deposition method which enables the use of powder bed AM technologies also for advanced ceramic materials. The layerwise slurry deposition consists of the layer-by-layer deposition of a ceramic slurry by means of a doctor blade, in which the slurry is deposited and dried to achieve a highly packed powder layer. This offers high flexibility in the ceramic feedstock used, especially concerning material and particle size. The LSD technology can be combined with binder jetting to develop the so-called “LSDprint” process for the additive manufacturing of ceramics. The LSDprint technology combines the high-speed printing of binder jetting with the possibility of producing a variety of high-quality ceramics with properties comparable to those achieved by traditional processing. In this presentation, the LSD process will be introduced and several examples of application ranging from silicate to high-performance ceramics will be shown. Recent developments towards the scale-up and industrialization of this process will be discussed, alongside future perspectives for the multi-material additive manufacturing. T2 - Shaping 8 CY - Dübendorf, Switzerland DA - 14.09.2022 KW - Additive Manufacturing KW - 3D printing KW - Ceramics PY - 2022 AN - OPUS4-56523 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brandić Lipińska, M. A1 - Davenport, R. A1 - Imhof, A. B. A1 - Waclavicek, R. A1 - Fateri, M. A1 - Meyer, Lena A1 - Gines-Palomares, J. C. A1 - Zocca, Andrea A1 - Makaya, A. A1 - Günster, Jens T1 - PAVER - Contextualizing laser sintering within a lunar technology roadmap N2 - The Global Exploration Strategy of the International Space Exploration Coordination Group (ISECG) describes a timeframe of 2020 and beyond with the ultimate aim to establish a human presence on Mars towards the 2040ies. The next steps lie on the Moon with a focus on the coming 10 years. Early lunar surface missions will establish a capability in support of lunar science and prepare and test mission operations for subsequent human exploration of Mars and long-duration human activities on the Moon. Given the extreme costs involved in the shipping of material from Earth, a prerequisite for future human exploration is the manufacturing of elements directly on the Moon’s surface. Unlike the equipment, which at the beginning will have to be brought from Earth, raw materials and energy could be available following the concept of In-Situ Resource Utilization. The ESA OSIP PAVING THE ROAD (PAVER) study investigates the use of a laser to sinter regolith into paving elements for use as roadways and launch pads thus mitigating dust issues for transport and exploration vehicles. The ESA-funded study examines the potential of using a laser (12 kW CO2 laser with spot beam up to 100 mm) for layer sintering of lunar and martian regolith powders to manufacture larger 3D elements and provide know-how for the automatic manufacture of paving elements in the lunar environment. The project contributes to the first step toward the establishment of a lunar base and will lead to the construction of equipment capable of paving areas and manufacturing 3D structures. PAVER project sets the starting point for an examination of the larger context of lunar exploration. Mission scenarios will look at different phases of lunar exploration: Robotic Lunar Exploration, Survivability, Sustainability, and Operational Phase. A proposed Technology Roadmap investigates the mission scenario and analyses how, and to which extent, laser melting/sintering will play a role in the various phases of exploration. The paper contextualizes laser sintering within selected mission scenarios and discusses the different kinds of infrastructure that can be produced at each phase of the mission. The outcome of the study includes the detailing of the TRL steps in the project and an outline of a timeline for the different elements. Covered aspects include terrain modelling such as operation pads, roadways, or towers, non-pressurized building structures to protect machinery, and habitat envelopes, to protect and shield humans against dust, micrometeoroids, and radiation. T2 - 73rd International Astronautical Congress (IAC) CY - Paris, France DA - 18.09.2022 KW - Additive manufacturing KW - ISRU KW - Infrastructure KW - Lunar habitat KW - Paving KW - Solar sintering PY - 2022 AN - OPUS4-56529 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shakeel, Y. A1 - Soysal, M. A1 - Vitali, E. A1 - Ost, P. A1 - Aversa, R. A1 - Ávila Calderón, Luis Alexander A1 - Engstler, M. A1 - Fell, J. A1 - Fritzen, F. A1 - Hermmann, H.-G. A1 - Laadhar, A. A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Pauly, C. A1 - Roland, M. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - NFDI-MatWerk - Reference Datasets N2 - Within NFDI-MatWerk (“National Research Data Infrastructure for Material Sciences”/ “Nationale Forschungsdateninfrastruktur für Materialwissenschaften und Werkstofftechnik“), the Task Area Materials Data Infrastructure (TA-MDI) will provide tools and services to easily store, share, search, and analyze data and metadata. Such a digital materials environment will ensure data integrity, provenance, and authorship. The MatWerk consortium aims to develop specific solutions jointly with Participant Projects (PPs), which are scientific groups or institutes covering different domains, from theory and simulations to experiments. The Data Exploitation Methods group of the Karlsruhe Institute of Technology-Steinbuch Centre of Computing, as part of TA-MDI, is developing specific solutions in close collaboration with three PPs. PP07, together with the University of Stuttgart, aims at the image-based prediction of the material properties of stochastic microstructures using large-scale supercomputers. PP13, in cooperation with the University of Saarland, focuses on tomographic methods at various scales in materials research. PP18, together with the Federal Institute for Materials Research and Testing (“Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung”), aspires to define the criteria for materials reference datasets and usage analytics. The requirements and goals are comparable for each PP: their research outputs, which are scientific datasets, should conform to the FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) principles. We aim to shape them from a data management perspective making use of the FAIR Digital Object concept, including structured metadata and storage solutions. The results will be a blueprint which will act as a reference for future datasets. Even though the collaboration is in an early stage, the initial steps already show the added value of this approach. This research has been supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) – funding code M532701 / the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) - project number NFDI 38/1, project no. 460247524. T2 - HMC Conference 2022 CY - Online meeting DA - 05.10.2022 KW - NFDI KW - NFDI-MatWerk KW - Reference Data KW - FAIR KW - Creep PY - 2022 AN - OPUS4-56611 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Alig, I. A1 - Oehler, H. A1 - Brauch, Niels A1 - Thuy, Maximilian A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Charakterisierung von Behälterwerkstoffen aus Polyethylen N2 - Das langsame Risswachstum (slow crack growth, SCG) sowie der umgebungsbedingte Spannungsriss (environmental stress cracking, ESC) sind relevante Schädigungsmechanismen für teilkristalline Werkstoffe auf Basis von Polyethylen hoher Dichte (PE-HD). Der Vortrag gibt einerseits einen Überblick über die grundlegenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in diesem Kontext, andererseits werden auch verschiedene praxisorientierte Prüfverfahren vorgestellt. Letztere wurden in gemeinsamen Forschungsprojekten von BAM und LBF mit dem Schwerpunkt Gefahrgutbehälter bzw. Pflanzenschutzmittel vergleichend untersucht und durch weitergehende Analytik ergänzt. T2 - 16. Tagung des Arbeitskreises Polymeranalytik Webkonferenz, Fraunhofer LBF und FGK CY - Online meeting DA - 22.03.2022 KW - Polyethylen KW - Full Notch Creep Test KW - Environmental Stress Cracking KW - Spannungsriss PY - 2022 AN - OPUS4-54547 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Han, Ying A1 - Radners, J. A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Aluminium high temperature fatigue T2 - Tagungsband der FVV-Informationstagung - Frühjahrstagung 2022 - Würzburg N2 - The studied aluminium alloy is EN AW-2618A (2618A). It is very widely used for exhaust gas turbo-charger compressor wheels. Due to long operating times, high cycle fatigue (HCF) and material aging under the influence of temperatures up to 230 °C is particularly relevant for the wheels. The wheels are typically milled from round wrought blanks. From such round blanks, different testpieces are extracted and a comprehensive series of HCF tests is conducted at room temperature. The tests investigate the materials fatigue performance in the T61 state for two load-ratios, namely R = -1 and R = 0.1. Additionally, two overaged material states are tested, accounting for the aging process the material undergoes during long operating times at high temperatures. The experimental results are evaluated and compared to each other. Furthermore, the design process of notched specimens is presented. With the notched specimens, it is aimed to quantify the notch sensitivity of the material. Relating thereto, two potential model parameters for the fatigue lifetime model are introduced. Finally, the extended research data management in this project is highlighted and its advantages for sustainable use in material science and engineering applications are shown. N2 - In diesem Projekt wird die Aluminiumlegierung EN AW-2618A (2618A) untersucht, welche sehr verbreitet in Verdichterrädern von Abgasturboladern zum Einsatz kommt. Hochzyklische Ermüdung und Werkstoffalterung bei Temperaturen von bis zu 230 °C ist bei Abgasturboladern aufgrund der langen Einsatzzeiten besonders relevant. Die Verdichterräder werden typischerweise aus geschmiedeten Rohlingen gefräst. Aus entsprechenden Rohlingen werden im Rahmen des Projekts eine Vielzahl von Proben mit unterschiedlichen Geometrien entnommen. Die Proben werden unter verschiedenen Prüfbedingungen in hochzyklischen Ermüdungsversuchen bei Raumtemperatur getestet. Zum einen wird das Ermüdungsverhalten des Werkstoffs im T61-Zustand für die zwei Belastungsverhältnisse R = -1 und R = 0,1 untersucht. Zum anderen werden zwei überalterte Materialzustände getestet. Damit soll dem Alterungsprozess Rechnung getragen werden, den das Material während langer Betriebszeiten bei hohen Temperaturen durchläuft. Die experimentellen Ergebnisse werden evaluiert und miteinander verglichen. Darüber hinaus wird der Entwurfsprozess von gekerbten Probengeometrien dokumentiert. Die gekerbten Proben sollen Aufschluss über die Kerbempfindlichkeit des Werkstoffs geben. In diesem Zusammenhang werden zwei mögliche Modellparameter für das zu entwickelnde Lebensdauermodell vorgestellt. Abschließend wird das erweiterte Forschungsdatenmanagement des Projekts beleuchtet und seine Vorteile für die nachhaltige Nutzung in materialwissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Anwendungen aufgezeigt. T2 - FVV Frühjahrstagung 2022 CY - Würzburg, Germany DA - 31.03.2022 KW - EN AW-2618A KW - High cycle fatigue KW - Aluminium alloy PY - 2022 IS - FVV Publikationen Heft R602 SP - 617 EP - 634 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-54622 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mieller, Björn T1 - Herstellung und Charakterisierung keramischer Federn N2 - Aufgrund ihres spezifischen Eigenschaftsprofils sind keramische Federn attraktiv für Spezialanwendungen in Maschinenanlagen, Metrologie und Sensortechnik. Durch Hartbearbeitung keramischer Hohlzylinder können Spiralfedern mit rechteckigem Windungsquerschnitt präzise gefertigt werden. Dabei kann durch gezielte Auslegung der Federgeometrie die Federkonstante über mehrere Größenordnungen variiert werden. Der Vortrag gibt einen Überblick über den Herstellungsprozess, verschiedene Eigenschaften keramischer Federn und Anwendungsbeispiele. T2 - Industrieller Arbeitskreis Keramikbearbeitung CY - Online meeting DA - 08.04.2022 KW - Keramik KW - Hartbearbeitung KW - Federkonstante PY - 2022 AN - OPUS4-54623 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -