TY - CONF A1 - Kuchenbecker, Petra T1 - Bestimmung der Partikelgrößenverteilung mittels Zentrifugen-Sedimentationsverfahren nach ISO 13318-2 (Küvette) N2 - Im Vortrag werden das Messprinzip des Zentrifugen-Sedimentationsverfahrens erläutert und die Anforderungen der zugrundeliegenden Normen diskutiert. Es schließen sich umfangreiche Ausführungen zur praktischen Durchführung der Messung, insbesondere auch zu den vorbereitenden Arbeiten, sowie zur Auswertung der Rohdaten an. Nach einem Vergleich der Ergebnisse mit anderen Messverfahren, wird das Verfahren in einer Zusammenfassung bewertet. T2 - Rheologie und Stabilität von dispersen Systemen CY - Potsdam, Germany DA - 14.04.2018 KW - Partikelgrößenverteilung KW - Analytische Zentrifuge PY - 2018 AN - OPUS4-45098 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kuchenbecker, Petra A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Lindemann, Franziska A1 - Wohlleben, W. T1 - Advanced screening method using volume-specific surface area (VSSA) for nanomaterial identification of powders N2 - The EC’s recommendation for a definition of nanomaterial (2011/696/EU) should allow the identification of a particulate nanomaterial based on the number-based metric criterion according to which at least 50% of the constituent particles have the smallest dimension between 1 and 100 nm. However, it has been recently demonstrated that the implementation of this definition for regulatory purposes is conditioned by the large deviations between the results obtained by different sizing methods or due to practical reasons such as high costs and time-consuming (SEM, TEM). Within the European project NanoDefine (www.nanodefine.eu) a two-tier approach has been developed, whereby firstly a screening method is applied for the rough classification as a nano-/non-nanomaterial, and for borderline cases a confirmatory method (imaging methods or field flow fractionation) must be considered. One of the measurement methods well suited to particulate powder is the determination of volume-specific surface area (VSSA) by means of gas adsorption as well as skeletal density. The value of 60 m2/cm3 corresponding to spherical, monodisperse particles with a diameter of 100 nm constitutes the threshold for decisioning if the material is a nano- or non-nanomaterial. The correct identification of a nanomaterial by VSSA method is accepted by the EU recommendation. However, the application of the VSSA method is associated also by some limitations. The threshold of 60 m2/cm3 is dependent on the particle shape, so that it changes considerably with the number of nano-dimensions of the particles. For particles containing micro-pores or having a microporous coating false positive results will be produced. Furthermore, broad particle size distributions make necessary to adjust the threshold. Based on examples of commercially available ceramic powders, the applicability of the VSSA approach will be tested (in relation with SEM and TEM measurements) in order to expand the actual knowledge and to improve this good available and agglomeration tolerant method. T2 - Workshop on Reference Nanomaterials CY - Berlin, Germany DA - 14.05.2018 KW - VSSA KW - Nanomaterial screening KW - Nano-powder characterization PY - 2018 AN - OPUS4-45099 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh A1 - Popiela, Bartosz A1 - Trappe, Volker T1 - Damage Mechanisms of Scarf Joint Repairs for Wind Turbine Rotor Blade Shell Applications N2 - Wind turbine rotor blades, made of fiber reinforced polymers (FRP), often fail before their projected 20-year lifespan, largely due to defects that originate during manufacturing and are propagated by operational fatigue and environmental conditions. The cost-intensive replacement outcomes lead to a high loss of earnings, and are one of the inhibitors of wind turbine production [1]. A potential repair alternative is to locally patch these areas of the blades with adhesively bonded structural repairs. However, the effects of such repair methods of the outer shell region on the structural integrity of the rotor blades are still largely unknown, and are thus investigated in this project. The shell components of rotor blades are made of FRP composite material sandwiching a lightweight core, often a rigid foam or Balsa wood. The repair methods involve replacing the lost load path with a new material that is joined to the parent structure [2]. Repairs in this project focus on the scarf method, which allow for a smoother load distribution across the joint, aiming to study the damage mechanism of glass FRP scarf repairs for wind turbine blade shell applications. Namely, the source and path of the damage initiation and propagation, role of the interface between parent and patch material, and the role of the fiber orientation mismatch at this interface are examined. Biaxial ±45° and 0/90° FRP specimens are produced with the vacuum-assisted resin infusion (VARI) process using E-glass non-crimp fabric. The patch layers are then joined using VARI with a scarf ratio of 1:50, using glass FRP fabric with half the areal weight of the parent side to allow for better drapability. The methods and practices in specimen production are based on common industry practice in rotor blade shell manufacturing and repairs. The specimens are tested under uniaxial tensile load, during which they are periodically monitored for damage onset. A comparison of the ±45° and 0/90° specimens allows for an understanding of the role of a highly mismatching fiber orientation in the transition zone between parent and patch material on the failure mechanism of the scarf joint. Although failure in both orientations begins as delamination at the joint edge, the difference in the mechanisms at play in the two different specimen types leads ultimately to different fracture paths. Namely, in the inter fiber failure mechanism of the ±45° specimens, the higher interlaminar strength compared to the intralaminar strength of the laminate leads to intralaminar failure of the ±45° scarf joint specimens. Alternatively, the competition in the 0/90° specimens lies between the interlaminar strength and fiber failure strength, and here we experience failure primarily across the scarf joint length. The scarf joint in the 0/90° specimens disrupts the continuity of the load-carrying 0° layers, directing the failure path to remain primarily along the scarf joint. Experimental results are compared to finite element analyses of scarf patch repairs on glass FRP sandwich specimens with the same respective layup orientations, where the damage initiation regions are identified and correlated to fiber orientation, serving as a bridge to future work which will experimentally examine the scarf repair patches on sandwich shell specimens. T2 - Joint Event: ICCS23 - 23rd International Conference on Composite Structures & MECHCOMP6 - 6th International Conference on Mechanics of Composites CY - Online meeting DA - 01.09.2020 KW - Wind turbine blade shells KW - Glass fiber reinforced polymers KW - Scarf repairs PY - 2020 AN - OPUS4-51175 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Chinellato, Fabio A1 - Wilbig, Janka A1 - Al-Sabbagh, Dominik A1 - Colombo, P. A1 - Günster, Jens T1 - Gas flow assisted powder deposition for enhanced flowability of fine powders: 3D printing of alpha-tricalcium phosphate N2 - The possibility of creating patient-specific individual implants makes Additive Manufacturing technologies of special interest for the medical sector. For substitution of bone defects, powder based Additive Manufacturing by Binder Jetting is a suitable method to produce complex scaffold-like structures made of bioceramics with easily adapted geometries and controlled porosity. The process inherent residual porosity in the printed part, even though desired as it supports bone ingrowth, also leads to limited mechanical strength. Currently, bioceramic scaffolds made by Binder Jetting feature suitable biocompatible and biodegradable properties, while a sufficient mechanical stability is rather challenging. The purpose of this work is to apply the gas flow assisted powder deposition introduced in 2014 by Zocca et al., to the powder bed during printing of bioceramic tablets and scaffolds using α-TCP powder as feedstock. This enables exploiting the advantages of an increased powder bed density, thereby improving the mechanical properties of the printed parts. KW - Additive Manufacturing KW - Binder Jetting KW - Gas flow assisted powder deposition KW - Alpha-tricalcium phosphate KW - Scaffold PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-510138 DO - https://doi.org/10.1016/j.oceram.2020.100003 SN - 2666-5395 VL - 1 SP - 100003 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-51013 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - de Melo Bernardino, Raphael A1 - Valentino, S. A1 - Franchin, G. A1 - Günster, Jens A1 - Zocca, Andrea T1 - Manufacturing of ceramic components with internal channels by a novel additive/subtractive hybridizazion process N2 - A new approach for fabrication of ceramic components with inner channels is proposed, as a result of the combination of two additive and one subtractive manufacturing processes. In this project, porcelain parts are manufactured by the Layerwise Slurry Deposition (LSD) process, meanwhile end milling and Direct Ink Writing (DIW) are applied to create channels on the surface of the deposited ceramic. Unique to the LSD process is the Formation of a freestanding powder bed with a mechanical strength comparable to conventional slip casted ceramic green bodies. Combining these three processes allows the manufacturing of ceramic objects containing an internal path of ink, which in this case was a graphite-based ink that can be further eliminated by heat treatment to obtain a porcelain object embedded with channels. The results show the capabilities of this method and its potential to fabricate not only parts with inner channels, but also multi-material and multi-functional components (such as integrated electronic circuits). KW - Additive Manufacturing KW - Layerwise Slurry Deposition KW - Hybrid Manufacturing PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-510012 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666539520300109?via%3Dihub DO - https://doi.org/10.1016/j.oceram.2020.100010 VL - 2 SP - 100010 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-51001 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rabe, Torsten A1 - Schulz, Bärbel A1 - Salehi, M. T1 - Alterungsbeständige keramische Federsensoren durch nanostrukturierte Werkstoffe, Präzisionsbearbeitung und hochdielektrische Nanosuspensionen N2 - Das Ziel des Gesamtvorhabens bestand darin, einen neuartigen kapazitiven Sensortyp zur hochauflösenden Bestimmung von Masse- und Gravitationskraftänderungen zu entwickeln. Bisherige Technologien nutzten dafür Federn oder Biegebalken aus gehärteten metallischen Werkstoffen, deren Alterungsverhalten die Präzision der Kräftemessung begrenzen. Grundprinzip des neuen Sensortyps ist es, eine auf die keramische Feder einwirkenden Änderung der Gewichts- oder Gravitationskraft durch eine Erfassung der Kapazitätsänderung am Sensor zu bestimmen. Dazu muss die durch Stauchung oder Dehnung der Feder entstehende Kapazitätsänderung mit hoher Auflösung reproduzierbar gemessen werden. Neben einem geeigneten Sensordesign waren Lösungen für Messsignalerfassung und -auswertung (Elektronik/Software) und die Systemintegration zu entwickeln. Die wichtigsten im Rahmen des BAM-Teilvorhabens erzielten Ergebnisse sind: - Ausgehend von kommerziellen High-end Keramikpulvern wurden durch Optimierung der keramischen Technologie nahezu porenfreie Al2O3, ZrO2 und Si3N4-Werkstoffe hergestellt und bezüglich Gefüge und Phasenbestand sowie mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bewertet. Insbesondere die defektfreie Herstellung von nanostrukturierten Werkstoffen erforderte umfangreiche Variationen der Prozessparameter. Geeignete Werkstoffvarianten wurden für die Federherstellung ausgewählt. - Gemeinsam mit den Projektpartnern wurden Layoutvarianten für Schraubendruckfedern mit rechteckigem Windungsquerschnitt und für die Federeinbindung in das Sensorsystem erarbeitet. - 4 Federvarianten wurden an der BAM durch Hartbearbeitung von gesinterten Hohlzylindern umgesetzt. Fertigungstoleranzen von < ±10 µm für Windungsbreite, Windungshöhe und Windungsabstand und dünnfilm-kompatible innere Windungsflächen (Ra < 0,2 µm) wurden erreicht. Al2O3- und ZrO2-Federn können rissfrei und mit sehr guter Kantenqualität gefertigt werden, bei Si3N4-Federn konnten Kantenschädigungen nicht vollständig verhindert werden. - Mit der entwickelten Herstellungstechnologie können sowohl „harte“ als auch sehr „weiche“ Federn produziert werden. Federkonstanten zwischen 0,02 N/mm und 10 N/mm wurden realisiert. Die Reproduzierbarkeit der Federfertigung ist gegeben, innerhalb einer Charge unterschieden sich die Federkonstanten der gefertigten Federn nur um etwa +/- 1%. - An einem speziell entwickelten Versuchsstand wurden die Federn unter zyklischer Druckbelastung im Temperaturbereich von -20 bis +80 °C untersucht. An den Al2O3- und ZrO2-Federn wurden keine Schädigungen beobachtet, die Federkonstante wird durch die zyklische Langzeitbelastung nicht verändert. - Die Eignung der keramischen Federn für den Applikationsfall wurde mit zahlreichen Spannungs-Dehnungs-Experimenten, teilweise an speziell aufgebauten Versuchsapparaturen, untersucht. An Al2O3- und Si3N4-Federn wurde – wie erwartet – gefunden, dass die Federkonstante unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit ist und unter konstanter Last auch über lange Zeiträume keine Verformung auftritt. Überraschenderweise zeigten ZrO2 (TZP)-Federn ein zeitabhängiges Verhalten unter Last. Dieses ist besonders stark bei Y-stabilisierten Werkstoffvarianten ausgebildet, wurde aber mit Hochpräzisionsmessungen auch bei Ce-stabilsierten Werkstoffen nachgewiesen. Die Deformation ist reversibel, eine vollständige Relaxation wird erst nach Tagen erreicht. Aufgrund der zeitabhängigen Verformung können ZrO2 (TZP)-Federn, trotz ihrer hervorragenden Festigkeit und Bruchzähigkeit, nicht für die konzipierten Sensorfedern eingesetzt werden. - Das durch die Fa. Siegert TFT entwickelte Metallisierungs-Schichtsystem, bestehend aus aufgesputterten Ti-, Pt- und Au-Schichten verstärkt durch eine galvanisch aufgebrachte Au-Schicht, wurde an der BAM umfassend bewertet. Die Schichten sind untereinander und mit der Keramik weitgehend defektfrei verbunden, die lokale Schichtdicke schwankt jedoch bedingt durch Abschattungseffekte während der Beschichtungsvorgang. Es wurden Schichtwiderstände zwischen 50 und 90 Ohm und damit die Zielvorgabe des Projektes (< 100 Ohm) erreicht. In statischen und dynamischen Belastungstests wurden keine Veränderungen der Leitungswiderstände festgestellt. - Zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators kann der Raum zwischen den Federwindungen statt mit Luft mit einer Flüssigkeit mit hoher Dielektrizitätskonstante gefüllt werden. Als geeignete Flüssigkeit wurde Propylencarbonat mit einer Dielektrizitätskonstante von 65, einem hohen Siedepunkt und einer geringen Viskosität identifiziert. Um eine noch höhere Dielektrizitätskonstante zwischen den Federwindungen zu erreichen. wurden Suspensionen aus Silikonöl und nanokristallinem Bariumtitanat hergestellt und bezüglich ihrer Langzeitstabiltät charakterisiert. - Gemäß den Anforderungen des Projektpartners KOMPASS wurden maßgeschneiderte Al2O3-Federn mit einer Federkonstante < 0,1 N/mm hergestellt und für den Aufbau des finalen Demonstrator eingesetzt. Die prinzipielle Funktionsfähigkeit des neuen Sensorkonzeptes auf Basis keramischer Federn wurde mit dem im Projekt aufgebauten Demonstrator nachgewiesen. Die Umsetzung der F+E-ergebnisse in eine industrielle Nutzung zur Herstellung von Gravimetern wird vom Projektpartner KOMPASS angestrebt und ist bereits mit detaillierten Zeitplänen untersetzt. KW - Langzeitstabilität KW - Sensorik KW - Keramikfeder KW - Spannungs-Dehnungs-Verhalten PY - 2019 UR - https://www.gbv.de/dms/tib-ub-hannover/1681417375.pdf UR - https://www.tib.eu/de/suchen/id/TIBKAT%3A1681417375/Alterungsbest%C3%A4ndige-keramische-Federsensoren-durch/ SP - 1 EP - 64 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-50742 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Kremberg, Jan T1 - Betriebsfestigkeit von Struktur-Klebungen im Anwendungsgebiet der CS22 N2 - Moderne Segelflugzeuge sind voll-verklebte tragende FKV-Strukturen. Über die Schwingfestigkeit der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) und die Lebensdauerabschätzung dieser Werkstoffklasse auf Basis verschiedener Lastspektren wurden insbesondere von Christoph Kensche verschiedenen Arbeiten durchgeführt und auch auf dem Symposium für Segelflugzeugentwicklung vorgestellt. Hingegen ist die Betriebsfestigkeit von Struktur-Klebungen im Anwendungsbereich der CS22 vergleichsweise wenig untersucht worden. Über die Jahre wurden in verschiedenen Projekten immer wieder Probleme in Struktur-Klebungen (u.a. Betriebsbelastungsversuche an Versuchs-Holmen) identifiziert, analysiert und spezielle Prüfverfahren weiter entwickelt (Projekt „Tragflügel neuer Technologie für die allgemeine Luftfahrt“, FK SIF765). Im Rahmen des LuFo-Vorhabens GeAviBoo (General Aviation Booster) wurde in zwei Arbeitspaketen das Thema erneut aufgegriffen und Betriebsbelastungsversuche an Klebproben durchgeführt. Im Rahmen des Vortrages werden die Erkenntnisse der letzten 10 Jahre aufbereitet und die neusten Ergebnisse vorgestellt. T2 - Symposium für Segelflugzeugentwicklung CY - Online meeting DA - 19.11.2020 KW - Polymer Matrix Composites KW - Betriebsfestigkeit KW - Klebung KW - General Aviation PY - 2020 AN - OPUS4-51861 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Composite materials - focus polymer matrix composites (PMC) N2 - Lecture about polymer matrix composites as part of the first trainings event GW4SHM, properties, production, basic theory, testing. T2 - 1. Training GW4SHM-Project CY - BAM, Berlin, Germany DA - 23.11.2020 KW - Polymer matrix composites KW - Composite testing KW - NDT PY - 2020 AN - OPUS4-51868 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis Alexander T1 - Mechanical behaviour of AM metals: Creep of LPBF 316L and low-cycle-fatigue of LMD Ti-6Al-4V N2 - Additively manufactured metallic materials have already started to find application in safety-relevant components. However, this has only happened for certain materials and specific applications and loading conditions, since there is still an extensive lack of knowledge as well as of historical data regarding their mechanical behaviour. This contribution aims to address this lack of understanding and historical data concerning the creep behaviour of the austenitic stainless steel 316L manufactured by Laser-Powder-Bed-Fusion (L-PBF) and the low-cycle-fatigue behaviour of the titanium alloy Ti-6Al-4V manufactured by Laser-Metal-Deposition (LMD). Furthermore, it aims to assess their mechanical behaviour against their conventional counterparts. With that in mind, specimens from conventional and additive materials are tested and their mechanical behaviour analysed based on characteristic curves. To understand the damage behaviours the materials are characterized by destructive and non-destructive techniques before and after failure. T2 - 1st Workshop on In-situ Monitoring and Microstructure Development in Additive Manufacturing CY - Online Meeting DA - 10.12.2020 KW - Ti-6Al-4V KW - 316L KW - Additive manufacturing KW - Creep behaviour KW - Low-cycle-fatigue behaviour PY - 2020 AN - OPUS4-51879 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fedelich, Bernard A1 - Feldmann, Titus A1 - Haftaoglu, Cetin A1 - Nolze, Gert A1 - Schriever, Sina A1 - Epishin, A. A1 - Camin, B. A1 - Lopez-Galilea, I. A1 - Ruttert, B. A1 - Theisen, W. T1 - Untersuchung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung bei ultrahohen homologen Temperaturen und Anwendung auf das heiß-isostatische Pressen (HIP) N2 - Mit Hilfe des HIP-Verfahrens („Hot Isostatic Pressing“) werden Poren in der einkristallinen Nickel-Basis Superlegierung CMSX-4 kontinuierlich geschrumpft und dadurch die nach der Erstarrung und der Wärmebehandlung vorhandene Porosität stark reduziert. In diesem Beitrag werden experimentelle und numerische Untersuchungen zu den Mechanismen der Porenschrumpfung zusammengefasst. Es zeigt sich, dass das Verformungsverhalten während Kriechversuchen bei der HIP-Temperatur durch Versetzungsgleitung auf oktaedrischen Ebenen dominiert wird. Dagegen zeigen Messungen der Porositätsabnahme und Simulationen des Porenschließens, dass die Kinetik der Porenschrumpfung durch das Phänomen der Leerstellendiffusion zwischen Poren und Kleinwinkelkorngrenzen („Low Angle Boundary“, LAB) bestimmt wird. Im Gegensatz führt die klassische Kristallviskoplastizität zu einer systematischen Überschätzung dieser Kinetik. Der scheinbare Widerspruch lässt sich auflösen, wenn man bedenkt, dass auf der Skala der Poren Versetzungsquellen nicht gleichmäßig verteilt sind, wie in der konventionellen Kristallplastizität implizit angenommen wird. Stattdessen wird in einem weiterführenden Modell davon ausgegangen, das Kleinwinkelkorngrenzen (LABs) als Versetzungsquellen fungieren, während die Scherspannungen sehr stark in der Nähe der Poren lokalisiert sind, was die Emission von Versetzungen deutlich reduziert. T2 - Langzeitverhalten warmfester Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe CY - Online meeting DA - 27.11.2020 KW - HIP KW - Superlegierung KW - Kriechen PY - 2020 AN - OPUS4-51795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fedelich, Bernard A1 - Feldmann, Titus A1 - Haftaoglu, Cetin A1 - Nolze, Gert A1 - Schriever, Sina A1 - Epishin, A. A1 - Camin, B. A1 - Lopez-Galilea, I. A1 - Ruttert, B. A1 - Theisen, W. T1 - Untersuchung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung bei ultrahohen homologen Temperaturen und Anwendung auf das heiß-isostatische Pressen (HIP) N2 - Mit Hilfe des HIP-Verfahrens („Hot Isostatic Pressing“) werden Poren in der einkristallinen Nickel-Basis Superlegierung CMSX-4 kontinuierlich geschrumpft und dadurch die nach der Erstarrung und der Wärmebehandlung vorhandene Porosität stark reduziert. In diesem Beitrag werden experimentelle und numerische Untersuchungen zu den Mechanismen der Porenschrumpfung zusammengefasst. Es zeigt sich, dass das Verformungsverhalten während Kriechversuchen bei der HIP-Temperatur durch Versetzungsgleitung auf oktaedrischen Ebenen dominiert wird. Dagegen zeigen Messungen der Porositätsabnahme und Simulationen des Porenschließens, dass die Kinetik der Porenschrumpfung durch das Phänomen der Leerstellendiffusion zwischen Poren und Kleinwinkelkorngrenzen („Low Angle Boundary“, LAB) bestimmt wird. Im Gegensatz führt die klassische Kristallviskoplastizität zu einer systematischen Überschätzung dieser Kinetik. Der scheinbare Widerspruch lässt sich auflösen, wenn man bedenkt, dass auf der Skala der Poren Versetzungsquellen nicht gleichmäßig verteilt sind, wie in der konventionellen Kristallplastizität implizit angenommen wird. Stattdessen wird in einem weiterführenden Modell davon ausgegangen, das Kleinwinkelkorngrenzen (LABs) als Versetzungsquellen fungieren, während die Scherspannungen sehr stark in der Nähe der Poren lokalisiert sind, was die Emission von Versetzungen deutlich reduziert. T2 - Langzeitverhalten warmfester Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe CY - Online meeting DA - 27.11.2020 KW - HIP KW - Superlegierung KW - Kriechen PY - 2020 SN - 978-3-946885-95-5 VL - 2020 SP - 28 EP - 39 PB - Forschungsvereinigung Warmfeste Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe AN - OPUS4-51796 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Trappe, Volker A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evolution of CFRP stress cracks observed by in situ X-ray refractive imaging N2 - Modern air-liners and wind turbine rotor blades are made up primarily of fiber reinforced plastics. Failure of these materials heavily impairs the serviceability and the operational safety. Consequently, knowledge of the failure behavior under static and cyclic loads is of great interest to estimate the operational strength and to compare the performance of different materials. Ideally, the damage evolution under operational load is determined with in-situ non-destructive testing techniques. Here, we report in-situ synchrotron X-ray imaging of tensile stress induced cracks in carbon fiber reinforced plastics due to inter-fiber failure. An inhouse designed compact tensile testing machine with a load range up to 15 kN was integrated into the beamline. Since conventional radiographs do not reveal sufficient contrast to distinguish cracks due to inter-fiber failure and micro cracking from fiber bundles, the Diffraction Enhanced Imaging (DEI) technique is applied in order to separate primary and scattered (refracted) radiation by means of an analyzer crystal. This technique allows fast measurements over large fields-of-view and is ideal for in-situ investigations. T2 - 12th BESSY@HZB User Meeting 2020 CY - Online meeting DA - 10.12.2020 KW - Carbon Fiber Reinforced Plastics KW - Crack evolution KW - Diffraction Enhanced Imaging KW - In situ tensile test KW - X-ray refraction PY - 2020 AN - OPUS4-51802 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mrkwitschka, Paul A1 - Abram, Sarah-Luise A1 - Kuchenbecker, Petra A1 - Würth, Christian A1 - Rühle, Bastian A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Fine iron oxide nanoparticles as a candidate reference material for reliable measurement of particle size N2 - Background, Motivation and Objective Nanomaterials are at the core of some of the 21st century’s most promising technologies. In order to utilize and rationally design materials at the nanoscale the reliable characterization of their physico-chemical properties is highly important. Furthermore, the European Commission has taken measures via the REACH Regulations to control the classification of nanomaterials. REACH Annexes which entered into force in January 2020 require manufacturers to register nanomaterials that are traded in larger quantities (at least 1 ton). Every powder or dispersion where 50% (number distribution) of the constituent particles have sizes ≤ 100 nm in at least one dimension are defined as a nanomaterial. This creates a need for both industrial manufacturers and research and analytical service facilities to reliably characterize potential nanomaterials. Currently, BAM is working on developing reference nanoparticles, which shall expand the scarce list of worldwide available nano reference materials certified for particle size distribution, but also targeting other key parameters such as shape, structure (including porosity) and functional properties. Thus, candidate materials are considered to complement the already available spherical and monodisperse silica, Au and polystyrene reference nanoparticles, e.g. iron oxide and titanium oxide, with an average atomic number between those of silica and gold. Particularly for the imaging by electron microscopies, new nanoparticles of well-defined size in the range of 10 nm are decisive for the accurate particle segmentation by setting precise thresholds. Statement of Contribution/Methods Synthesis: Highly monodisperse iron oxide nanoparticles can be synthesized in large quantities by thermal decomposition of iron oleate or iron acetylacetonate precursors in high boiling solvents such as octadecene or dioctyl ether in the presence of oleic acid and oleylamine as capping agents. Scanning Electron Microscope: An SEM of type Supra 40 from Zeiss has been used including the dedicated measurement mode transmission in SEM (STEM-in-SEM) with a superior material contrast for the nanoparticle analysis. The software package ImageJ has been used for the analysis of the STEM-in-SEM images and to determine the particle size distribution. Dynamic Light scattering (DLS): Particles in suspension were measured in comparison by means of Zetasizer Nano (Malvern Panalytical; cumulants analysis) and NanoFlex (Microtrac; frequency power spectrum). Results/Discussion In this study iron oxide nanoparticles synthesized at BAM and pre-characterized by DLS, SEM (including the transmission mode STEM-in-SEM) are presented. The particles are spherical and highly monodisperse with sizes slightly larger than 10 nm. T2 - Nanosafe 2020 CY - Online meeting DA - 16.11.2020 KW - Reference nanomaterials KW - Imaging techniques KW - Size and size distribution KW - Reliable characterization KW - Iron oxide nanoparticles PY - 2020 AN - OPUS4-51767 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kuchenbecker, Petra T1 - Praktische Erfahrungen zur Granulometrie von Pulvern im Submikron- und Nanobereich N2 - Der Vortrag beleuchtet insbesondere die Herausforderungen die sich bei der Dispergierung der Nanopulver aufgrund der hohen Adhäsivkräfte ergeben. Die Bewertung der Probenpräparation ist nur indirekt zugänglich, aber essentiell für die Zuverlässigkeit der Messergebnisse. Anhand von Beispielen werden Lösungsvorschläge aufgezeigt. Der Vortrag schließt mit einem Vorschlag zur Strategie der Herangehensweise bei der Partikelgrößenbestimmung von Nanopulvern. T2 - Sitzung des Fachausschusses "Material- und Prozessdiagnostik" der Deutschen Keramischen Gesellschaft: Zuverlässige granulometrische Charakterisierung von Mikro- und Nanopulvern – Voraussetzung für optimierte Keramikwerkstoffe in der Energietechnik CY - Online meeting DA - 19.11.2020 KW - Nano-powder KW - particle size determination KW - dispersion KW - sample preparation PY - 2020 AN - OPUS4-51665 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fedelich, Bernard A1 - Grützner, Stefan A1 - Haftaoglu, Cetin A1 - Kindrachuk, Vitaliy A1 - Vöse, Markus T1 - Möglichkeiten und Grenzen der rechnerischen Bewertung der Lebensdauer von Bauteilen unter TMF: Viskoplastische Modelle N2 - In diesem Vortrag wird auf einige noch offene Frage zur Anwendung der viskoplastischen Modellierung bei Hochtemperaturermüdung. Insbesondere auf das Problem der Parameterbestimmung wird eingegangen. T2 - Workshop "Konstitutive Viskoplastische Materialmodelle" CY - Institut für Werkstoffkunde (IfW), Technische Universität Darmstadt, Germany DA - 06.11.2019 KW - TMF KW - Viskoplastisch KW - Modell KW - Hochtemperaturermüdung KW - LCF PY - 2019 AN - OPUS4-49611 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Orlov, N. K. A1 - Milkin, P. V. A1 - Evdokimov, P. A. A1 - Putlayev, V. I. A1 - Günster, Jens T1 - Sintering of sodium and potassium tcp based ceramic for bone grafting application N2 - Biomaterials for bone replacement and grafting should possess sufficient strength, be bioresorbable and demonstrate osteoconductive and osteoinductive properties. However, resorption of modern materials for bone grafting (hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP)) is reported, in some cases, to be not enough, this is why the search for more soluble compounds compared to HA and TCP looks very perspective. A possible way to increase ceramics solubility leads to partial substitution of Ca2+ -ions in Ca3(PO4)2 by alkali cations, like Na+ or/and K+. Improvement of solubility stems from decreasing lattice energy of a substituted phase, as well as the increase in hydration energy of the ions releasing from the phase to ambient solution. From this viewpoint, bioceramics based on compositions from Ca3(PO4)2 - CaKPO4 - CaNaPO4 ternary system seems to be prospective for bone replacement and grafting in the sense of resorption properties. At the same time, one should bear in mind that solubility level (resorbability) is governed not only by reduction of lattice energy but also by microstructure features. Grain sizes and porosity contribute much to dissolution rate making the study of sintering of the ceramics mentioned above highly important. To control Ca3(PO4)2 - CaKPO4 - CaNaPO4 based ceramic microstructure it is necessary to know possible phase transformations in the system and the way to manage microstructure by sintering schedule or sintering process. In this work, an isothermal section for phase diagram of Ca3(PO4)2 - CaKPO4 - CaNaPO4 ternary system is studied with several techniques. According to the XRD of quenched samples, this phase triangle has four single-phase areas at 1200˚C (Figure 1). It was shown that single-phase CaK0.6Na0.4PO4 cannot be sintered to full-dense ceramics by conventional sintering regardless time-temperature schedule. Two-step sintering technique, beneficial in the case of HA-ceramics, was unsuccessful in all cases of calcium-alkali phosphate compositions. However, field-assisted sintering techniques like, e.g. Spark Plasma Sintering (SPS), can overcome this problem due to significant impact on grain boundary diffusion. In connection with this fact, grains grow much slower retaining sintering process in a pore control regime. In this work CaK0.6Na0.4PO4 low-porous ceramics was also fabricated by FAST-methods of sintering. Moreover, other alternative sintering techniques, such as reaction sintering, may be useful in accelerating ions diffusion but stopping excessive grain growth.Strength properties of ceramics were evaluated by B3B-testing, micro- and nanoindentation techniques. Fracture toughness also becomes higher with potassium content increase, guiding porosity level. Resorption properties of sintered ceramics were studied in different solutions with pH=5 and 7.4. Acknowledgements. The research of sintering processes in calcium phosphate materials were funded by RFBR according to the research project № 18-33-00974. T2 - XVI ECerS Conference 2019 CY - Turin, Italy DA - 16.06.2019 KW - Phase transformations KW - Bioceramics KW - Mixed Ca-K-Na phosphates KW - Na and K rhenanites KW - Phase diagram PY - 2019 AN - OPUS4-49622 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens A1 - Zocca, Andrea T1 - Dense Powder Beds for the Additive Manufacturing of Ceramics N2 - Many of the most successful and precise additive manufacturing (AM) technologies are based on the deposition layer-by-layer of a flowable powder. Since the first pioneering work at the end of the 1980th many developments have been introduced, greatly extending the use of different materials, improving the physical properties of the components built and enhancing the accuracy of the process. Still very important issues remain nowadays, hampering a completely autonomous production of parts and even restricting the freedom of design by means of these technologies. One of the major issues is the low density and stability of the parts during the building process, which implies the need of support structures: The powder bed surrounding the part has an essential role, since it should support the structure during building, until it’s ready for removal. Moreover, the microstructure of the powder bed is a template for the microstructure of the part produced. In this context, the use of submicron ceramic powders is still a challenge. Three approaches for the stabilization and densification of powder beds will be presented: The Layerwise Slurry Deposition process LSD, the gas flow assisted powder deposition and the Laser Induced Slipcasting (LIS) of ceramic powder compacts. T2 - 43rd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC 2019) CY - Daytona Beach, FL, USA DA - 27.01.2019 KW - Ceramics KW - Additive Manufacturing PY - 2019 AN - OPUS4-49627 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens T1 - Powder-based Additive Manufacturing at Micro-Gravity N2 - Are we ready for putting a human footprint on Mars? Obviously, it is possible to send technologically challenging missions to our earth neighbors with a high level of complexity, such as enabling autonomous planetary mobility. As humanity contemplates mounting manned missions to Mars, strategies need to be developed for the design and operation of hospitable environments safely working in space for years. Humans require water and air provided by complicated equipment. Its safe operation is a great challenge and implies being prepared for all eventualities. Instead of foreseeing and preparing for all possible scenarios of machine failures and accidents, it appears logic taking advantage of the flexibility of humans and providing essential equipment for the reaction on critical situations. The supply of spare parts for repair and replacement of lost equipment would be one key pillar of such a strategy. Bearing in mind the absolute distance and flight trajectories for manned missions to Mars, supplying spare parts from Earth is impossible. Thus, in space manufacturing remains the only option for a timely supply. With a high flexibility in design and the ability to manufacture ready to use components directly from a computer aided model, additive manufacturing technologies appear extremely attractive. For metal parts manufacturing the Laser Beam Melting process is the most widely used additive manufacturing process in industrial application. However, envisioning the handling of metal powders in the absence of gravitation is one prerequisite for its successful application in space. A gas flow throughout the powder bed has been successfully applied to compensate for missing gravitational forces in micro gravity experiments. The so-called Gas Flow Assisted Powder Deposition is based on a porous building platform acting as a filter for the fixation of metal particles in a gas flow driven by a pressure difference maintained by a vacuum pump. T2 - 1st Sino-German Workshop on 3D Printing in Space CY - Beijing, China DA - 20.02.2019 KW - Zero-g KW - Additive Manufacturing KW - µ-gravity PY - 2019 AN - OPUS4-49628 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens T1 - Powder-based Additive Manufacturing at Micro-Gravity N2 - Are we ready for putting a human footprint on Mars? Obviously, it is possible to send technologically challenging missions to our earth neighbors with a high level of complexity, such as enabling autonomous planetary mobility. As humanity contemplates mounting manned missions to Mars, strategies need to be developed for the design and operation of hospitable environments safely working in space for years. Humans require water and air provided by complicated equipment. Its safe operation is a great challenge and implies being prepared for all eventualities. Instead of foreseeing and preparing for all possible scenarios of machine failures and accidents, it appears logic taking advantage of the flexibility of humans and providing essential equipment for the reaction on critical situations. The supply of spare parts for repair and replacement of lost equipment would be one key pillar of such a strategy. Bearing in mind the absolute distance and flight trajectories for manned missions to Mars, supplying spare parts from Earth is impossible. Thus, in space manufacturing remains the only option for a timely supply. With a high flexibility in design and the ability to manufacture ready to use components directly from a computer aided model, additive manufacturing technologies appear extremely attractive. For metal parts manufacturing the Laser Beam Melting process is the most widely used additive manufacturing process in industrial application. However, envisioning the handling of metal powders in the absence of gravitation is one prerequisite for its successful application in space. A gas flow throughout the powder bed has been successfully applied to compensate for missing gravitational forces in micro gravity experiments. The so-called Gas Flow Assisted Powder Deposition is based on a porous building platform acting as a filter for the fixation of metal particles in a gas flow driven by a pressure difference maintained by a vacuum pump. T2 - 2nd Sino-German Workshop on 3D Printing in Space CY - Berlin, Germany DA - 28.10.2019 KW - µ-gravity KW - Additive Manufacturing KW - Zero-g PY - 2019 AN - OPUS4-49629 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rabe, Torsten T1 - Alternative Verfahren zur Strukturierung von Grünfolien und Laminaten N2 - Die Strukturierung keramischer Grünfolien und Laminate ist ein wesentlicher Prozessschritt in der keramischen Multilayer-Technologie und begründet die funktionelle Vielfalt keramischer Multilayer. Benötigt wird die Grünbearbeitung für die Herstellung elektrischer und thermischer Vias sowie innerer Kavitäten und Kanäle für Transport und Lagerung von Gasen und Flüssigkeiten in hochintegrierten Schaltungsträgern, Sensoren und Reaktoren. Standardverfahren in der industriellen Fertigung sind Heißschneiden, Stanzen und Laserbearbeitung. Darüber hinaus werden auch Bohren, Fräsen, Sägen und Heißprägen verwendet. Über die Erprobung weiterer Verfahren wie Wasserstrahlschneiden, Dampfstrahlätzen und Powder Blasting wird in der Literatur berichtet. Im Vortrag werden spezifische Vor- und Nachteile der eingesetzten Verfahren beleuchtet. Abschließend werden die Kriterien für die Auswahl des optimalen Strukturierungsverfahrens diskutiert. Zusammensetzung und Gefüge sowie die dadurch bedingten mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften sowie das Absorptionsverhalten von Grünfolien sind sehr unterschiedlich. Daraus resultieren unterschiedliche optimale Bearbeitbarkeitsparameter. T2 - DKG-Seminar "Foliengieß- und Schlitzdüsenverfahen" CY - Hermsdorf, Germany DA - 05.11.2019 KW - Stanzen KW - Keramische Folien KW - Laserbearbeitung KW - Grünfolieneigenschaften PY - 2019 AN - OPUS4-49742 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -