TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1594 EP - 1597 AN - OPUS4-57554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. Während die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen ein sehr niedriges Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575564 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57556 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Bente, K. A1 - Gaal, Mate T1 - Thermoakustische Gruppenstrahler: Theorie und Anwendungen N2 - Bei der Prüfung von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen oder auch hydrophilen Werkstoffen sind traditionelle ultraschallbasierte zerstörungsfreie Prüfmethoden wie die Kontakttechnik oder die Tauchtechnik in vielen Anwendungsfällen aufgrund der Flüssigkeitsankopplung nicht anwendbar. Die luft-gekoppelte Ultraschallprüfung umgeht diese Problematik und eröffnet neue Prüfszenarien. Derzeit werden zwei Varianten der Schallerzeugung als vielversprechend angesehen: ferroelektrische Folien und thermoakustische Dünnschichtwandler. Thermoakustische Wandler ermöglichen die resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall und somit kurze zeitliche Impulse sowie eine sehr breitbandige Anregung. Durch die Verwendung von gekrümmten Substraten ist sowohl eine Herstellung von planaren als auch fokussierten Wandlern möglich. Dieser Beitrag präsentiert die letzten Forschungsergebnisse im Bezug auf thermoakustischen Wandlern, welche derzeit in einen thermoakustischen Gruppenstrahler münden. Gruppenstrahler erlauben die simultane Änderung des Einschallwinkels, sowie die Verschiebung des Fokuspunktes während der Verwendung. Durch die Verbindung beider Schlüsseltechnologien, der thermoakustischen Anregung und des Gruppenstrahlerprinzips, wird das Spektrum der klassischen ZfP-Anwendungen, sowie moderner Ansätze wie der Anregung von geführten Wellen oder der Strukturüberwachung erheblich erweitert und bereichert. Dabei soll innerhalb dieses Beitrages auf die Modellierung des Schallfeldes, die elementweise Charakterisierung und verschiedene Anwendungsszenarien eingegangen werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575599 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57559 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grundmann, Jana A1 - Ermilova, Elena A1 - Hertwig, Andreas A1 - Klapetek, Petr A1 - Pereira, Silvania F. A1 - Rafighdoost, Jila A1 - Bodermann, Bernd T1 - Optical and Tactile Measurements on SiC Sample Defects N2 - The different defect types on SiC samples are measured with various measurement methods including optical and tactile methods. The defect types investigated include particles, carrots and triangles and they are analyzed with imaging ellipsometry, coherent Fourier scatterometry and atomic force microscopy. Each of these methods measures different properties of the defects and they all together contribute to a complete analysis. T2 - SMSI 2023 - Sensor and Measurement Science International CY - Nuremberg, Germany DA - 08.05.2023 KW - Defects KW - Silicon carbide KW - Imaging ellipsometry KW - Atomic force microscopy KW - Coherent Fourier scatterometry PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-593397 SN - 978-3-9819376-8-8 DO - https://doi.org/10.5162/SMSI2023/D5.2 VL - 2023/D5 SP - 233 EP - 234 PB - AMA Service CY - Wunstorf AN - OPUS4-59339 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kraft, S. A1 - Böttcher, Katrin A1 - Bonse, Jörn A1 - Schille, J. A1 - Löschner, U. A1 - Krüger, Jörg T1 - Unwanted X-ray emission in ultrashort pulse laser processing: From metallic to biological materials N2 - X-rays can be generated as an unwanted side effect during ultrashort pulse laser material processing of technical work pieces and even biological samples with laser intensities above 10^13 W/cm^2. First studies demonstrate the need to address this effect in industrial as well as in medical applications. This secondary hazard should be considered in work safety and risk assessment. T2 - Lasers in Manufacturing 2023 (LiM 2023) CY - Munich, Germany DA - 26.06.2023 KW - Ultrashort pulse laser processing KW - Laser-induced X-ray emission KW - Secondary hazard PY - 2023 SP - LiM 2023 - 1 EP - LiM 2023 - 6 PB - Wissenschaftliche Gesellschaft Lasertechnik und Photonik e.V. (WLT) AN - OPUS4-58358 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Visileanu, Emilia A1 - Catalin Grosu, Marian A1 - Tiberiu Miclea, Paul A1 - Altmann, Korinna A1 - Brossell, Dirk T1 - Methods for the collection and characterization of airborne particles in the textile industry N2 - Airborne particulate matter is one of the main air pollutants. Their impact on mortality, and the occurrence of pulmonary and cardiovascular complications, have been the subject of numerous studies. Airborne particles are complex mixtures of organic and inorganic substances from different sources of particle emissions. Particulate Matter (PM) particles are classified according to their aerodynamic diameter expressed in µm and can vary from coarse (PM 10) to fine (less than PM 2.5). These diameter considerations are fundamental because they condition the penetration of particles into the bronchopulmonary system and the body. In recent years, there has been an interest in so-called “ultra-fine” particles, with a diameter of 0.1 µm (or 100 nm), or PM 0.1. They are nanoparticles and their impact on human health is not yet clear.With more than 1.5 million employees, textiles and clothing is a diverse sector that plays an important role in the European manufacturing industry, producing a turnover of €162 billion.An important component of the solid particles that generate air pollution in the textile industry is microplastics (MP) and nano plastics (NP), which also include microfibers (<5mm) and nanofibers (<100 nm), respectively. The particles released into the air during fiber and yarn processing range from 1 µg/m3 to 50 µg/m3.The paper presents the results of the determination of indoor and outdoor air concentration levels in textile companies, to identify the areas with the highest concentration level, by using an online recording system such as the Laser Aerosol Spectrometer MINI LAS model 11-E. The total concentration level TSP (µg/m3), the fractions PM 10(µg/m3), PM 2.5(µg/m3), PM1(µg/m3), as well as the total number of particles TC (1/l), were shown. It was noted that TSP is approximately at the same level both indoors and outdoors, but the fractions of PM10, PM2.5, and PM1 have much higher values indoors than outdoors with possible consequences on workers' health.The next step was the collection of fibers, namely micro and nano plastic particles from the vicinity of the workplaces of polyester, polyamide, and polypropylene fibers processing units in the textile industry in Romania, to obtain a sufficient quantity for laboratory analysis to determine the size and shape of the particles as well as their chemical composition. Two types of pumps were used, differentiated by their operating parameters: TECORA SKYPOST with airflow of 38 l/min and GILAIRPLUS with airflow 2l/min. Filters made of different materials with different diameters and pore sizes were used, namely: quartz filters (ø 47 mm, and ø 37 mm) on a TECORA SKYPOST type pump, polycarbonate nucleopore coated with a gold membrane (ø 25 mm) and silica filter (ø 9 mm) on GILAIRPLUS type pump.Using descriptive statistics, the calculation of correlation coefficients highlighted a strong correlation between the variables: "Collected mass/ Air concentration" and "Collected mass/ Air volume" for all diameters of the filters.The highest collected particle volume, determined by weighing the filters before and after collection, was obtained with the quartz filters (ø 47 mm) at an airflow of 38 l/min. The particles collected (polyester, polyamide, polypropylene) in the first stage were analyzed by SEM and thermogravimetric and it was found that the quartz filters absorbed the particles inside, with very few remaining on the surface. Thus no known methods can be used to perform analysis for particles collected on quartz filters. The number of particles on the filters was insufficient for analysis either because of the collection parameters used or because of the loss of particles during transport. As a result, in the next step, the use of 9 mm Si filters using the GILAIRPLUS pump at an airflow rate of 2l/min was chosen.To improve the transport conditions and avoid the loss of the particles and keep them on the surface of the filters, two methods were applied:- after weighing the filters were reintroduced into the collection pump holder;- a filtration system for airborne micro-nano plastics was designed and manufactured to selectively collect and transport PM10 and PM1 particles collected on SI filters.In both cases, SEM, Raman mapping, and GS-MS microscopy were used for analysis.Several times more PM10 than PM1 (74.5µg compared to 12.5 µg) was found. In all cases, both particles and fibers showed the same Raman fingerprint.The GS-MS analyses showed some contamination of the workspaces with particles other than the processed fibers. The presence of non-notifiable substances was also observed.The most viable filters are Si filters with a pore size of 10 microns to 1 micron and the use of the selected collection and transport filter system. In the following a filter system will be applied for collection on Au membrane-coated polycarbonate filters. T2 - 5th International Conference on Human Systems Engineering and Design: Future Trends and Applications (IHSED 2023) KW - Microplastics KW - Textiles PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624442 DO - https://doi.org/10.54941/ahfe1004132 VL - 112 SP - 212 EP - 223 PB - AHFE International AN - OPUS4-62444 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -