TY - JOUR A1 - Harsha, A. P. A1 - Wäsche, Rolf A1 - Joyce, T. J. T1 - Friction and wear of two polyethylenes under different tribological contact conditions N2 - Tribological properties of ultrahigh-molecular weight polyethylene (UHMWPE) and cross-linked polyethylene (XLPE) were studied in two different wear modes. Firstly, reciprocating sliding wear studies under non-conformal contact investigated the effects of counterface surface roughness (polished, lapped and ground) of Ti6Al4V on the friction and wear of the polyethylenes. Secondly, two-body abrasive wear studies in conformal contact against different abrasive grit size papers were also carried out to ascertain the wear sensitivity of the polyethylenes under these adverse conditions. Wear mechanisms were studied using optical and scanning electron micrographs. The results of the reciprocating sliding wear studies showed that surface roughness of the counterface influenced friction and wear characteristics although no correlation was found between the coefficient of friction and specific wear rate. XLPE demonstrated wear sensitivity, particularly under severe abrasive wear condition. The results indicated that the performance of the polyethylenes greatly depends upon the tribological system under which it is operating. KW - Abrasive wear KW - Polyethylene KW - Reciprocating sliding wear KW - Surface roughness KW - Wear mechanism PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1177/0967391120920130 SN - 0967-3911 SN - 1478-2391 VL - 29 IS - 5 SP - 393 EP - 404 PB - Sage Publishing CY - London AN - OPUS4-56903 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Diller, Johannes A1 - Siebert, Ludwig A1 - Winkler, Michael A1 - Siebert, Dorina A1 - Blankenhagen, Jakob A1 - Wenzler, David A1 - Radlbeck, Christina A1 - Mensinger, Martin T1 - An integrated approach for detecting and classifying pores and surface topology for fatigue assessment 316L manufactured by powder bed fusion of metals using a laser beam using μ$$ \mu $$CT and machine learning algorithms N2 - AbstractThis research aims to detect and analyze critical internal and surface defects in metal components manufactured by powder bed fusion of metals using a laser beam (PBF‐LB/M). The aim is to assess their impact on the fatigue behavior. Therefore, a combination of methods, including image processing of micro‐computed tomography (CT) scans, fatigue testing, and machine learning, was applied. A workflow was established to contribute to the nondestructive assessment of component quality and mechanical properties. Additionally, this study illustrates the application of machine learning to address a classification problem, specifically the categorization of pores into gas pores and lack of fusion pores. Although it was shown that internal defects exhibited a reduced impact on fatigue behavior compared with surface defects, it was noted that surface defects exert a higher influence on fatigue behavior. A machine learning algorithm was developed to predict the fatigue life using surface defect features as input parameters. KW - Fatigue KW - Machine learning KW - Micro-computed tomography KW - Powder bed fusion of metals using a laser beam KW - Quality assurance PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1111/ffe.14375 SN - 8756-758X SP - 1 EP - 16 PB - John Wiley & Sons Ltd. AN - OPUS4-60593 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, Christian A1 - Üstündağ, Ömer A1 - Bakir, Nasim A1 - Akyel, Fatma T1 - Auf dem Weg zum einlagigen Schweißen von dickwandigen Bauteilen – Prozesse, Potenziale, Beispiele N2 - Bislang kommt das Laserstrahlschweißen bzw. Laserhybridschweißen hauptsächlich bei Dickblechen mit einer Wandstärke von bis zu 15 mm zum Einsatz. Für Anwendungen über 20 mm war dieses Verfahren aufgrund einiger Herausforderungen bisher nur bedingt realisierbar. Die von der Ausgründung WeldNova GmbH der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelte Schweißbadsicherung ermöglicht nun ein einlagiges Schweißen von bis zu 40 mm Wandstärken mit einer Laserleistung von bis zu 20 kW. T2 - 52. Sondertagung Schweißen im Anlagen und Behälterbau 2024 CY - Munich, Germany DA - 12.03.2024 KW - Behälterbau KW - Schweißen KW - Laserschweißen PY - 2024 SN - 978-3-96144-256-0 VL - 392 SP - 101 EP - 105 PB - DVS Media CY - Düsseldorf AN - OPUS4-60602 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, Christian A1 - Üstündağ, Ömer A1 - Bakir, Nasim A1 - Akyel, Fatma T1 - Hochleistungslaserhybridschweißen von dickwandigen Stählen – potenzielle Anwendungen in der Windenergieindustrie N2 - Das Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißverfahren kombiniert Laserstrahl- und Lichtbogenschweißverfahren in einem gemeinsamen Schmelzbad. Das Verfahren wurde Ende der 70er Jahre entwickelt, um die Synergieeffekte der Schweißprozesse effektiv zu nutzen. Durch die hohe Strahlungsintensität des Laserstrahls werden hohe Einschweißtiefen erreicht. Es ist möglich, die Anzahl der Schweißlagen zu reduzieren und somit die thermische Belastung des Grundwerkstoffes zu senken, da der Wärmeeintrag verringert wird. Die Überbrückung von Spalten und Kantenversatz kann durch die Zufuhr eines geschmolzenen Zusatzdrahtes durch das MSG-Verfahren erreicht werden. Der Zusatzdraht kann zudem das metallurgische Gefüge positiv beeinflussen. Daher ist das Laser-Hybridschweißverfahren ideal für das einlagige Schweißen von Dickblechen und wird bereits erfolgreich in der Schiffbauindustrie zum Schweißen von Blechen mit einer Dicke von bis zu 15 mm verwendet. Obwohl Hochleistungslaser heutzutage bereits im Multi-Kilowatt-Bereich verfügbar sind, sind sie für den industriellen Einsatz nur auf Stahlbleche mit einer Dicke von max. 15 mm geeignet. Hohe Abkühlgeschwindigkeiten, gravitationsbedingtes Austropfen beim einlagigen Schweißen von Dickblechen, Prozessinstabilitäten bei höheren Laserleistungen und Schweißnahtimperfektionen wie Rissbildung sind einige Faktoren, die den Einsatz von Laser-Hybridschweißtechnologien aktuell begrenzen. Ohne eine Badstütze ist eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit und somit der Abkühlgeschwindigkeit aufgrund unzulässiger Wurzelüberhöhungen oder gravitationsbedingtem Austropfen nicht möglich. Bei herkömmlichen Badstützen ist es allerdings erforderlich, dass sie mechanisch befestigt und die Wurzel entfernt oder nachbearbeitet werden muss. In dieser Arbeit wird als Alternative das innovative Konzept der elektromagnetischen Schweißbadsicherung vorgestellt und die Fähigkeiten dieses Verfahrens erläutert. T2 - 21. Tagung Schweißen in der maritimen Technik und im Ingenieurbau CY - Hamburg, Germany DA - 24.04.2024 KW - Behälterbau KW - Schweißen KW - Laserschweißen PY - 2024 VL - 21 SP - 26 EP - 35 PB - DVS-Bezirksverband Hamburg CY - Hamburg AN - OPUS4-60603 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, Christian T1 - How innovative welding technology can speed up the wind tower manufacturing process eightfold N2 - In the wind industry, a great deal of welding is required for the manufacture of foundation structures, floating platforms and towers. The poster illustrates how this welding process can be realised much more efficiently with the help of electromagnetic weld pool backing. T2 - Wind Europe Annual Event 2024 CY - Bilbao, Spain DA - 20.03.2024 KW - Schweißen KW - Laserschweißen KW - Windeneergie PY - 2024 AN - OPUS4-60604 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Thermographic Investigation of the Anisotropic Behaviour of Additively Manufactured AISI 316 Steel using DED-arc N2 - Additive manufacturing is one of the most promising techniques for industrial production and maintenance, but the specifics of the layered structure must be considered. The Direct Energy Deposition-Arc process enables relatively high deposition rates, which is favourable for larger components. For this study, specimens with different orientations were prepared from one AISI316 steel block – parallel and orthogonal to the deposition plane. Quasistatic tensile loading tests were carried out, monitored by an infrared camera. The obtained surface temperature maps revealed structural differences between both orientations. The consideration of surface temperature transients yields more details about the behaviour of the material under tensile loading than the conventional stress-strain-curve. These preliminary investigations were supplemented by thermographic fatigue trials. Although the anisotropy was also observed during fatigue loading the fatigue behaviour in general was the same, at least for both inspected specimens. The presented results demonstrate the abilities and the potential of thermographic techniques for tensile tests. T2 - 17th Quantitative Infrared Thermography Conference CY - Zagreb, Croatia DA - 01.07.2024 KW - Thermoelastic effect KW - Thermoplastic effect KW - Thermal stress analysis PY - 2024 AN - OPUS4-60574 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Epperlein, Martin T1 - Digitale Qualitätssicherung in der Additiven Fertigung und Voraussetzungen in der Qualitätsinfrastruktur N2 - Der Vortrag gibt einen Überblick über die Aktivitäten im QI-Digital Use Case Additive Fertigung, den aktuellen Stand und nächste Schritte. Es wurde eine digitale Prozesskette für den PBF-LB/M Prozess aufgebaut. Hier werden Daten entlang der gesamten Fertigungsstrecke gesammelt, ausgewertet und zur Qualitätssicherung weiterverarbeitet. Die grundlegende Datenstruktur wurde in die Normung überführt. T2 - TÜV SÜD Fachtagung: Additive Fertigung von Druckgeräten CY - Munich, Germany DA - 17.09.2024 KW - Digitalisierung KW - Qualitätsinfrastruktur KW - Additive Fertigung PY - 2024 AN - OPUS4-61089 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hilgenberg, Kai T1 - Additive Fertigungsverfahren und Defekte N2 - Überblick über die derzeitig wichtigsten additiven Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe in der Industrie (PBF, DED, BJT) und Berücksichtigung der wesentlichen Prozessmerkmale und Nachbearbeitungsschritte. Vorstellung der wichtigsten Defektphänomene und Nennung von Ursachen und Abhilfemaßnahmen. T2 - BAM Akademie: Qualitätssicherung in der additiven Fertigung CY - Online meeting DA - 17.09.2024 KW - Additive Fertigung KW - Defekte KW - Überblick PY - 2024 AN - OPUS4-61172 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schob, Daniela T1 - Deformation-Induced Martensitic Transformation in Fused Filament Fabricated Austenitic Stainless Steels During Tension at Wide Range of Temperatures. Part 2: Numerical Simulation N2 - Structural components of superconducting magnets (e.g., collars, bladders, or keys) with complex shapes, operating at cryogenic temperatures (4K, 77K), as well as additional elements of tanks for storing liquid hydrogen (20K), such as hoses and valves, are made of austenitic steel. With conventional manufacturing technologies, complex geometries are difficult to manufacture. In contrast, additive manufacturing offers the possibility of easier production of complex geometries, although the knowledge about the material behavior is not yet comprehensively available. The scientific objective of the project is the experimental identification and numerical simulation of the evolution of the deformation-induced martensitic transformation and the prediction of the material behavior of Fused Filemant Fabricated (FFF) 316L for cryogenic applications. The material behavior of FFF-316L under tensile stress at both room temperature and 77K was characterized. Utilizing experimental data and microstructure analysis through scanning electron microscopy, a comprehensive material model [1] was used. This constitutive model is centered on the deformation-induced martensitic transformation at both ambient and cryogenic temperatures. The linear kinetic law of evolution of deformation-induced phase transformation in ASS is adopted [1]. It posits that the phase transformation is driven by the accumulated plastic strain. The model intricately links the intensity of plastic deformation to the phase transformation, employing a mixed kinematic/isotropic linear plastic hardening approach based on Mori-Tanaka homogenization. A numerical results will be verified experimentaly at room and at 77K. T2 - 43rd Solid Mechanics Conference CY - Wroclaw, Poland DA - 16.09.2024 KW - Phase transformation KW - Deformation-induced martensitic transformation KW - 316L KW - Fused Deposition Modelling PY - 2024 AN - OPUS4-61181 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zhu, Jiangchao A1 - Madia, Mauro A1 - Schurig, M. A1 - Schlums, H. A1 - Zerbst, Uwe T1 - Fracture mechanics-based structural integrity assessment of aeroengine turbine disks under overspeed conditions N2 - Aero-engine turbine disks are safety-relevant components which are operated under high thermal and mechanical stress conditions. The actual part qualification and certification procedures make use of spin-tests conducted on productionsimilar disks. While these tests provide, on the one hand, a reliable definition of the critical conditions for real components, on the other hand they represent a relevant cost item for engine manufacturers. The aim of this work is to present part of a fracture mechanics-based procedure under development which aims at replacing the tests on production-similar disks with lab tests on fracture mechanics specimens. In particular, the rimpeeling failure mode is considered as case study. A semi-circular surface crack is modelled at the most stressed region at the diaphragm of a turbine disk, with the crack plane perpendicular to the radial direction. The crack is therefore subjected to a biaxial stress state and grows under increasing rotational speed until it triggers the rim-peeling failure. The finite element simulation of the cracked disk considers the real thermal and mechanical loading conditions. In order to design a lab representative specimen, beside the crack driving force, expressed in terms of � -integral, also the constraint to plastic deformation e.g., stress triaxiality, at the crack-tip must be similar for the same crack in the specimen and in the disk. This has been achieved and as expected, both the highest � -integral and constraint factor are calculated at the same location along the crack front for both disk and specimen. The results of the structural integrity assessment in the form of a Failure Assessment Diagram (FAD) show good agreement between designed specimen and disk both in terms of expected failure mode and value of the critical speed. Probabilistic aspects are also considered in the calculations. T2 - ASME Turbo Expo 2022: Turbomachinery Technical Conference and Exposition (GT2022) CY - Rotterdam, The Netherlands DA - 13.06.2022 KW - Fracture mechanics KW - Burst KW - Turbine disk PY - 2022 SP - 1 EP - 7 PB - ASME AN - OPUS4-55903 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Epperlein, Martin T1 - Eine digital gestützte Qualitätssicherung für die additive Fertigung N2 - Die Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (QI) am Beispiel der Additiven Fertigung. Der Vortrag erörtert, wie die Elemente einer digitalen QI zur Qualitätssicherung und Zertifizierung in der Additiven Fertigung beitragen können. T2 - Treffen der Arbeitsgemeinschaft Additive Fertigung des VDMA CY - Coburg, Germany DA - 27.10.2022 KW - Qualitätsinfrastruktur KW - Additive Fertigung KW - Digitalisierung PY - 2022 AN - OPUS4-56165 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - DGM Tagung Werkstoffprüfung CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2022 KW - Fraktographie KW - Fahrrad KW - Lebensdauer KW - Öffentliche Sicherheit KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention PY - 2022 AN - OPUS4-56122 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -