TY - THES A1 - Fritsch, Tobias T1 - A Multiscale Analysis of Additively Manufactured Lattice Structures N2 - Additive Manufacturing (AM) in terms of laser powder-bed fusion (L-PBF) offers new prospects regarding the design of parts and enables therefore the production of lattice structures. These lattice structures shall be implemented in various industrial applications (e.g. gas turbines) for reasons of material savings or cooling channels. However, internal defects, residual stress, and structural deviations from the nominal geometry are unavoidable. In this work, the structural integrity of lattice structures manufactured by means of L-PBF was non-destructively investigated on a multiscale approach. A workflow for quantitative 3D powder analysis in terms of particle size, particle shape, particle porosity, inter-particle distance and packing density was established. Synchrotron computed tomography (CT) was used to correlate the packing density with the particle size and particle shape. It was also observed that at least about 50% of the powder porosity was released during production of the struts. Struts are the component of lattice structures and were investigated by means of laboratory CT. The focus was on the influence of the build angle on part porosity and surface quality. The surface topography analysis was advanced by the quantitative characterisation of re-entrant surface features. This characterisation was compared with conventional surface parameters showing their complementary information, but also the need for AM specific surface parameters. The mechanical behaviour of the lattice structure was investigated with in-situ CT under compression and successive digital volume correlation (DVC). The Deformation was found to be knot-dominated, and therefore the lattice folds unit cell layer wise. The residual stress was determined experimentally for the first time in such lattice structures. Neutron diffraction was used for the non-destructive 3D stress investigation. The principal stress directions and values were determined in dependence of the number of measured directions. While a significant uni-axial stress state was found in the strut, a more hydrostatic stress state was found in the knot. In both cases, strut and knot, seven directions were at least needed to find reliable principal stress directions. KW - Additive manufacturing KW - Laser powder bed fusion KW - Residual stress KW - Surface roughness analysis KW - Computed tomography PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-470418 DO - https://doi.org/10.25932/publishup-47041 SP - 1 EP - 97 PB - Universitätsbibliothek Potsdam CY - Potsdam AN - OPUS4-53476 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Dobrovolskij, P. A1 - Vrana, J. A1 - Heckel, Thomas T1 - Herausforderungen bei der Prüfung von Schmiedeteilen durch Vorsatzkeile für Longitudinalwellenprüfköpfe N2 - Trotz moderner Sensortechnologien und Rekonstruktionsmethoden, findet die manuelle und automatisierte Ultraschallprüfung durch konventionelle Senkrecht- und Winkelprüfköpfe vielfach industriellen Einsatz. Um einen flexiblen Prüfeinsatz und die Prüfbarkeit von einfachen sowie komplexen Geometrien zu gewährleisten, werden dort oftmals Vorlaufkeile für die Winkelprüfung mit Longitudinalwellen angewendet um eine Anzeigenschräglage und deren Reflektivität auszugleichen bzw. zu verbessern. Durch den unterschiedlichen Aufbau, im Vergleich zu integrierten Scherwellen-Winkelprüfköpfen, können jedoch während der Prüfung Fehlanzeigen generiert werden. Diese fehlerhaften Anzeigen beruhen auf Mehrfachreflexionen und Wellenumwandlungen innerhalb des Vorlaufkeils, aufgrund der Geometrie und können im Feld nur bedingt von realen Anzeigen unterschieden werden. Dieser Beitrag zeigt die geometrische Betrachtung bei der Verwendung von Vorlaufkeilen und wurde experimentell durch die Bestimmung der Richtcharakteristik und dem Einsatz von elektrodynamischen Sonden validiert. Des Weiteren ermöglichen die so gewonnenen Abhängigkeiten einen vom Keilwinkel abhängigen Verstärkungsausgleich und somit eine korrekte Größenbestimmung durch einen geeigneten Vergleichsfehler. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Richtcharakteristik KW - Vorlaufkeile KW - Mehrfachreflexion PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-480999 VL - 2019 SP - 1 EP - 7 PB - DGZfP Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung AN - OPUS4-48099 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas T1 - Fachbereich 8.4 - Akustische Verfahren N2 - Die akustischen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung werden vorgestellt, die im Fachbereich 8.4 der BAM entwickelt werden. T2 - DGZfP Sitzung des Fachausschusses Luftfahrt CY - Berlin, Germany DA - 18.04.2019 KW - Ultraschall KW - Luftultraschall KW - Tauchtechnik KW - Geführte Wellen PY - 2019 AN - OPUS4-48069 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Ermittlung des Flüssigwasseranteils an Kalziumsilikatplatten bei Teilsättigung mittels NMR N2 - Feuchte, insbesondere in Form von Flüssigwasser, stellt in Baustoffen ein hohes Schadenspotential dar. Um mit zerstörungsfreier Prüfung mögliche Risikostellen zu lokalisieren und Präventionsmaßnahmen zu ergreifen, sind Kenntnisse über das Porengefüge und Feuchtetransportmechanismen im Baustoff erforderlich. Eine wesentliche Problematik besteht derzeit in der Erfassung und Quantifizierung von Feuchteverteilungen bei Teilsättigung. Wir verfolgen derzeit einen Ansatz, mittels Nuklear Magnetischer Resonanz (NMR) in Korrelation mit relativen Luftfeuchtmessungen den Flüssigwasseranteil bei Teilsättigung zu ermitteln. Mit Protonen-NMR lassen sich Relaxationszeiten von Wasserstoffprotonen in Abhängigkeit von ihrer Bindungsart und ihrer Umgebung - z. B. Porenstruktur und -größe - erfassen. Allerdings lässt sich bei Materialien mit sehr breiten Porengrößenverteilungen nicht klar differenzieren, ob kurze Relaxationszeiten durch größere teilgesättigte oder kleinere vollgesättigte Poren verursacht werden. Für die Korrelation mit der relativen Luftfeuchte im Baustoff erfolgt zunächst eine künstliche Regulierung im Klimaschrank. Durch einen neuentwickelten Ansatz von Hillerborg lassen sich dann bei jeder Luftfeuchte die adsorbierten Wasserschichtdicken und der Porensättigungsgrad für die vorhandenen Porengrößen berechnen. Mithilfe des berechneten Porensättigungsgrades lässt sich eine genauere Analyse der zeitlichen Entwicklung von Relaxationszeitenverteilungen (insbesondere bei Trocknungs- und Aufsättigungsprozessen) vornehmen. Somit sollen erstmals Aussagen zu kürzeren Relaxationszeiten bei teilgesättigten Porensystemen, die beispielsweise auch eine multimodale Porengrößenverteilung aufweisen, getroffen werden können. In dieser Arbeit wird die Kombination aus NMR und der relativen Luftfeuchte an sehr porösen Dämmplatten aus Kalziumsilikat, die zur Wärmedämmung sowie der Entgegenwirkung von Schimmelbildung eingesetzt werden, angewendet. Untersucht werden 28 Proben à 6 Gruppen, die von unterschiedlichen Herstellern stammen bzw. unterschiedlich hergestellt wurden. T2 - DACH-Jahrestagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - NMR KW - Kalziumsilikat KW - Flüssigwasser KW - Hygrometrie PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-481681 UR - http://www.ndt.net/?id=24594 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-48168 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kowarik, Stefan A1 - Bogula, A1 - Boitano, A1 - Carla, A1 - Pithan, A1 - Schafer, A1 - Wilming, A1 - Zykov, A1 - Pithan, T1 - A novel 3D printed radial collimator for x-ray diffraction N2 - We demonstrate the use of a 3D printed radial collimator in X-ray powder diffraction and surface sensitive grazing incidence X-ray diffraction. We find a significant improvement in the overall Signal to background ratio of up to 100 and a suppression of more than a factor 3⋅10⁵ for undesirable Bragg reflections generated by the X-ray “transparent” windows of the sample environment. The background reduction and the removal of the high intensity signals from the windows, which limit the detector’s dynamic range, enable significantly higher sensitivity in experiments within sample environments such as vacuum chambers and gas- or liquid-cells. Details of the additively manufactured steel collimator geometry, alignment strategies using X-ray fluorescence, and data analysis are also briefly discussed. The flexibility and affordability of 3D prints enable designs optimized for specific detectors and sample environments, without compromising the degrees of freedom of the diffractometer. KW - 3D printing PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1063/1.5063520 SN - 0034-6748 VL - 90 IS - 3 SP - 035102, 1 EP - 8 PB - AIP AN - OPUS4-48171 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Knopp, Florian A1 - Mielentz, Frank A1 - Bernstein, Thomas T1 - Ultraschall-Messsystem für die Langzeitüberwachung von Betonkonstruktionen N2 - Ultraschallmessverfahren werden seit Langem erfolgreich für Prüfaufgaben im Bauwesen eingesetzt. Die dauerhafte Überwachung und frühzeitige Erkennung von Schäden an komplexen Neubauten und alternder Infrastruktur kann mittels Ultraschall-Transmissionsmessungen und speziellen Auswertemethoden, wie z. B. Korrelationverfahren und Codawelleninterferometrie, realisiert werden. Für die Dauerüberwachung wurde ein kompaktes System entwickelt, das Ultraschall-Messdaten erfassen und ins Internet auf einen FTP-Server übertragen kann. Es können hierbei alle angeschlossenen Prüfköpfe für jede Messung wahlweise als Sender oder Empfänger geschaltet werden. Es wurden Vorverstärker entwickelt, bei denen die Versorgung mit Strom über die Messleitung erfolgt. Dadurch können die Verstärker nahe am Prüfkopf positioniert werden. Durch Änderungen in den Ultraschall-Signalen können Schädigungen des Bauteils, wie z.B. Risse, in Echtzeit erkannt werden. T2 - DGZfP DACH-Jahrestagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Monitoring KW - Codawelleninterferometrie KW - Eingebettete Sensorik PY - 2019 AN - OPUS4-48144 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, T. T1 - Kombination von Radar und Neutronensonde zur Bestimmung der Massenfeuchte von Estrichen N2 - Leitungswasserschäden nahmen im Jahr 2016 mit rund 2,6 Milliarden Euro den größten Posten bei Gebäudeversicherungen ein. Die Bestimmung und Lokalisierung des Schadensausmaßes ist dabei ein erster wichtiger Schritt, um die erforderlichen Sanierungsarbeiten abschätzen und effizient vornehmen zu können. Hierfür sind Radar und Neutronensonden bereits etablierte Verfahren. Für verlässliche Aussagen zum quantitativen Feuchtegehalt eines Baustoffes werden jedoch zerstörende Sondierungsbohrungen zur Kalibrierung der aufgenommenen Daten benötigt. Dieser hohe zeitliche und finanzielle Aufwand soll zukünftig durch den parallelen Einsatz der genannten Messverfahren verhindert werden. In der durchgeführten Studie wurden Estrichprobekörper auf Zement- und Anhydritbasis mit variablen Dicken und Festigkeiten hergestellt und deren Austrocknung mit Radar und Neutronensonde über einen Zeitraum von 90 Tagen beobachtet. Als Referenzverfahren zur Ermittlung des Feuchteverlaufs dienten die gravimetrische Darr- und chemische Calcium-Carbid-Methode, welche an kleineren Schwesterproben der gleichen Charge angewendet wurden. Kontinuierliche Wägungen der größeren Probekörper gaben hierbei Aufschluss über den durch Austrocknung schwindende Wasseranteil. Aus dem aufgenommen Radardatensatz konnten anschließend markante Signalmerkmale im Zeit- und Frequenzbereich extrahiert und deren Zusammenhang zum Feuchtegehalt der Estrichtypen untersucht werden. Hierbei wurden gängige Methoden aus der Literatur zur Feuchtemessung mit Radar angewandt, wobei die Kombination dieser und das Hinzuziehen der Neutronensonde mittels Datenfusion zu einem höheren Informationsgehalt beiträgt. Somit kann eine zerstörungsfreie Quantifizierung des Feuchteschadens an schwimmenden Fußbodenaufbauten vorgenommen werden T2 - DACH-Jahrestagung DGZfP 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Multiple Lineare Regression KW - Neutronensonde KW - Datenfusion PY - 2019 AN - OPUS4-48152 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, T. T1 - Kombination von Radar und Neutronensonde zur Bestimmung der Massenfeuchte von Estrichen N2 - Leitungswasserschäden nahmen im Jahr 2016 mit rund 2,6 Milliarden Euro den größten Posten bei Gebäudeversicherungen ein. Die Bestimmung und Lokalisierung des Schadensausmaßes ist dabei ein erster wichtiger Schritt, um die erforderlichen Sanierungsarbeiten abschätzen und effizient vornehmen zu können. Hierfür sind Radar und Neutronensonden bereits etablierte Verfahren. Für verlässliche Aussagen zum quantitativen Feuchtegehalt eines Baustoffes werden jedoch zerstörende Sondierungsbohrungen zur Kalibrierung der aufgenommenen Daten benötigt. Dieser hohe zeitliche und finanzielle Aufwand soll zukünftig durch den parallelen Einsatz der genannten Messverfahren verhindert werden. In der durchgeführten Studie wurden Estrichprobekörper auf Zement- und Anhydritbasis mit variablen Dicken und Festigkeiten hergestellt und deren Austrocknung mit Radar und Neutronensonde über einen Zeitraum von 90 Tagen beobachtet. Als Referenzverfahren zur Ermittlung des Feuchteverlaufs dienten die gravimetrische Darr- und chemische Calcium-Carbid-Methode, welche an kleineren Schwesterproben der gleichen Charge angewendet wurden. Kontinuierliche Wägungen der größeren Probekörper gaben hierbei Aufschluss über den durch Austrocknung schwindende Wasseranteil. Aus dem aufgenommen Radardatensatz konnten anschließend markante Signalmerkmale im Zeit- und Frequenzbereich extrahiert und deren Zusammenhang zum Feuchtegehalt der Estrichtypen untersucht werden. Hierbei wurden gängige Methoden aus der Literatur zur Feuchtemessung mit Radar angewandt, wobei die Kombination dieser und das Hinzuziehen der Neutronensonde mittels Datenfusion zu einem höheren Informationsgehalt beiträgt. Somit kann eine zerstörungsfreie Quantifizierung des Feuchteschadens an schwimmenden Fußbodenaufbauten vorgenommen werden T2 - DACH-Jahrestagung DGZfP 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Neutronensonde KW - Datenfusion PY - 2019 AN - OPUS4-48153 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zimmek, David A1 - Bartelmeß, Jürgen A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Schäferling, Michael T1 - Entwicklung von Fluoreszenzspektroskopischer Sensorik zur pH-Wert Bestimmung in Baustoffen N2 - Das Projekt befasst sich mit einem neuen Ansatz, den pH-Wert im Beton zu bestimmen. Der pH-Wert ist vor allem für Stahlbeton-Bauwerke von Bedeutung, da dieser maßgeblich die Korrosion des Stahls beeinflusst. Im frischen Beton liegt der pH-Wert im basischen Bereich. Der Stahl ist in diesem Bereich passiviert, also vor schädlicher Korrosion geschützt. Durch die sogenannte Karbonatisierung sinkt der pH-Wert und die Korrosionswahrscheinlichkeit steigt deutlich an. Die Stabilität von Bauwerken in denen Stahlbeton verbaut ist, wird durch diese Korrosion langfristig beeinträchtigt. Allein in deutscher Infrastruktur rechnet man mit circa 5 Milliarden Euro Schaden jährlich. Die entwickelte Methode verwendet Sonden, welche die Korrosion Monitoren sollen. Im Sondeninneren befindet sich eine Schicht pH-Indikator (Thymolblau) und eine Schicht mit Quantenpunkten. Die Quantenpunkte fluoreszieren, nach Anregung durch zum Beispiel einen Laser, bei circa 440 nm (blau) beziehungsweise 610 nm (gelb-orange). Das Thymolblau ist im basischen Milieu (pH > 9,6) blau, im neutralen Milieu (um pH 7) gelb-orange. Der Indikator wirkt wie ein Farbfilter und lässt, je nach pH-Wert, unterschiedliche Wellenlängen zur Glasfaser durch. Aus der gemessenen Intensität bei 440 nm und 610 nm kann ein Verhältnis ermittelt werden. Dieses Verhältnis lässt erkennen, welchen pH-Wert das Milieu besitzt, in dem sich die Sonde befindet. Die entwickelte Methodik ist zerstörungsfrei, das heißt kein Material muss aus den Bauwerken entnommen werden. Vielmehr sollen die Sonden beim Betonieren in das Bauwerk eingebettet werden. Über Glasfasern können die Sonden jederzeit angesprochen werden. Dies ermöglicht permanentes pH-Monitoring, was die Früherkennung von Korrosionsgefahr verbessert und die Sanierungskosten verringert. T2 - Simulation in den Umwelt- und Geowissenschaften 2019 CY - Kassel, Germany DA - 08.05.2019 KW - pH-Monitoring KW - Korrosion KW - Stahlbeton KW - Quantenpunkte KW - Thymolblau PY - 2019 AN - OPUS4-47993 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bellon, Carsten T1 - Virtual CT with Complex scanning trajectories in aRTist N2 - The simulator aRTist combines analytical and Monte Carlo methods to efficiently model the radiographic process of industrial radiology. In this contribution we focus on virtual computer tomography, the simulation of tomographic scans. The possibilities to simulate complex scanning trajectories are shown in combination with the tomographic reconstruction using individual projection matrices. T2 - The 4th Annual Advances in X-Ray Imaging Workshop CY - Diamond Light Source, Didcot, UK DA - 11.06.2019 KW - X-ray Computer-tomography simulation PY - 2019 AN - OPUS4-48297 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zheng, H. A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Kourmpetis, M. A1 - Kanfoud, J. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Gan, T.-H. T1 - Integrity testing of cast in situ concrete piles based on an impulse response function method using sine‑sweep excitation by a shaker N2 - In this study, an Impulse Response Function analysis of pile response to sine-sweep excitation by a low cost, portable Shaker was used to identify defects in piles. In straightforward impact-echo methods, echoes from the pile toe and defects are visible in the time domain measurements. However, these echoes are not present in the time domain records of piles subjected to sine-sweep excitations, due to interactions between the input and output signals. For this reason, the impulse response function in the time domain has been calculated and is able to identify the echoes from pile impedance changes. The proposed methodology has been evaluated both numerically and experimentally. A one-dimensional pile-soil interaction system was developed, and a finite difference method used to calculate the pile response to sine-sweep excitation. The numerical simulations indicate that impulse response measurements with a synthesized logarithmic, sine-sweep excitation could be an effective tool for detecting defects in piles. The methodology was further tested with field trials on 6 cast in situ concrete test piles including 1 intact pile and 5 defective piles subjected to sine-sweep excitations by a shaker. In 5 of the 6 cases the echoes from the pile toe could be identified in the deconvoluted waveforms—the impulse Response functions. Damage detection is more difficult and dependent on the selection of the optimal regularization parameter. Further research and optimization of the deconvolution process is needed to evaluate the effectiveness compared to standard pile integrity testing methods. KW - Pile testing KW - Shaker KW - Deconvolution PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s10921-019-0595-4 SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 38 IS - 2 SP - 55, 1 EP - 18 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-48185 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. A1 - Gaal, Mate A1 - Bente, Klaas T1 - Charakterisierung von Luftultraschallprüfköpfen mit thermoakustischen Wandlern N2 - Nicht nur die Qualitätssicherung von Bauteilen wird immer wichtiger und muss immer höheren Anforderungen entsprechen, sondern auch die dafür verwendete Prüfeinrichtung und die Sensorik. Für die Qualitätssicherung von Ultraschall-Prüfköpfen mit Luftankopplung bestand die bisherige Lösung darin, baugleiche Wandler als Aktuatoren (Referenzsender) einzusetzen. Für eine Weiterentwicklung der Wandler ist eine akustische Quelle wünschenswert, die eine weit größere Bandbreite mit flachem Frequenzgang aufweist, als die zu untersuchenden Prüfköpfe. Hier bieten sich thermoakustische Wandler an, die keine ausgeprägten Resonanzen haben und über eine hohe Bandbreite verfügen (min. 10 kHz bis 1 MHz). Diese wurden von der BAM in Berlin entwickelt und decken den Frequenzbereich von typischen Luftultraschall-Prüfköpfen vollständig ab. Der Vortag beschreibt die Besonderheiten der Ansteuerung dieser Wandler, die einen Innenwiderstand von ca. 7 Ohm besitzen und eine Pulsleistung von etwa 10 kW benötigen. Ferner werden erste Ergebnisse der Charakterisierung von unterschiedlichen piezokeramischen Prüfköpfen im Frequenzbereich von 50 kHz bis 500 kHz präsentiert. Beispielhaft zeigte ein Prüfkopf mit mehreren Anpassschichten lokale Frequenzunterschiede im Schallfeld. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultrasound KW - Air coupled ultrasound KW - Thermoacoustics PY - 2019 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Portals/jt2019/Dokumente/Kufa_GESAMT_klein_.pdf AN - OPUS4-48255 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Torge, Manfred A1 - Seneschal-Merz, Karine A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd T1 - Determination of boron in 19th and 20th century paint layers using LIBS N2 - 19th and 20th centuries glass paint layers consist of a colour body and a colourless lead silicate flux, in which borax or boric acid was added as further component to improve the paint ability and to reduce the firing temperature for multiple layers of paint. Model glasses were used in laboratory tests to investigate the stability of glass paints with additions of boron oxide. To determine boron in paint layers, a LIBS-system with pulsed NdYAG-laser was used. T2 - Technart 2019 CY - Brugge, Belgien DA - 07.05.2019 KW - Stained glass windows KW - Glass paints KW - LIBS PY - 2019 AN - OPUS4-48229 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Caetano, D. M. A1 - Rabuske, T. A1 - Fernandes, J. A1 - Pelkner, Matthias A1 - Fermon, C. A1 - Cardoso, S. A1 - Ribes, B. A1 - Franco, F. A1 - Paul, J. A1 - Piedade, M. A1 - Freitas, P. P. T1 - High-Resolution Nondestructive Test Probes Based on Magnetoresistive N2 - This paper discloses two high-sensitivity probes for Eddy Current Nondestructive Test (NDT) of buried and surface defects. These probes incorporate eight and 32 magnetoresistive sensors, respectively, which are optimized for high sensitivity and spatial resolution. The signal processing and interfacing are carried out by a full-custom application-specific integrated circuit (ASIC). The ASIC signal chain performs with a thermal input-referred noise of 30 nV/√Hz at 1 kHz, with 66 mW of power consumption, in a die with 3.7 × 3.4 mm 2 . NDT results are presented, showing that there is an increase in spatial resolution of surface defects when contrasted to prior art, enabling the probes to resolve defects with diameters of 0.44 mm, pitches of 0.6 mm, and minimum edge distance as low as 0.16 mm. The results also show that the probe for buried defects is a good all-round tool for detection of defects under cladding and multiple-plate flat junctions. KW - ASIC KW - Magnetoresistive sensor KW - Nondestructive testing KW - Eddy current testing KW - High resolution PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1109/TIE.2018.2879306 VL - 66 IS - 9 SP - 7326 EP - 7337 PB - IEEE AN - OPUS4-48239 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Brunner, A. J. ED - Rosemarie, Helmerich ED - Ilki, A. ED - Motavalli, M. T1 - Towards predictor development for assessing structural integrity of components made from wood materials using Acoustic Emission monitoring and signal analysis N2 - Against the background of sustainable resource management and efficiency, wood-based materials are currently experiencing a revival and, among others, plywood, Laminated Veneer Lumber and glued laminated timber are becoming increasingly more important in the building sector. Even though these materials are so-called engineered products, the element wood is naturally grown with intrinsic variability in mechanical properties and requires professional handling on-site. Otherwise, load-bearing structures made of wood materials may entail certain risks. Critical situations can, in principle, be avoided by implementing a structural health monitoring system into components or structures made from wood material. The aim is to indicate accumulation of mechanical damage and to eliminate or at least significantly reduce the risk of unexpected failure. Toward this purpose, the failure behavior of several layered wood materials under quasi-static tension was investigated in laboratory-scale experiments by means of acoustic emission (AE) measurement. Based on spectral analysis and pattern recognition, two classes of AE signals are identified for each investigated lay-up that are characterized by either low or high frequency contents in the respective power spectra. AE activity and intensity of both signal classes are analyzed, striving for predictors appropriate for AE monitoring concepts. T2 - 5th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures (SMAR 2019) CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - Acoustic Emission Monitoring KW - Signal Analysis KW - Structural Integrity KW - Wood Materials PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-491198 SN - 978-3-947971-07-7 SP - Paper Tu.2.D.4, 1 EP - 8 PB - German Society for Non-Destructive Testing (DGZfP e.V.) AN - OPUS4-49119 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Caldeira, Rui A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Vössing, Konrad A1 - Kupnik, M. T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret receiver with additional bias voltage N2 - High sensitivity is an important requirement for air-coupled ultrasonic sensors applied to materials testing. With a lower acoustic impedance than any piezoelectric material, charged cellular polypropylene (PP) offers better matching to air with a similar piezoelectric coefficient. The piezoelectric properties of charged cellular PP originate from their polarization, creating permanent internal voltage. The sensitivity of the sensor can be increased by applying additional dc bias voltage, as it has been done already for transmitters. This work presents the first ultrasonic sensor based on charged cellular PP including a high-voltage module providing dc bias voltage up to 2 kV. This bias voltage led to an increase in the signal-to-noise ratio of up to 15 ± 1 dB. The measurement of the received signal depending on the applied bias voltage is proposed as a new method of determining the internal voltage of ferroelectrets. The sensor combined with a cellular PP transmitter was applied to nondestructive testing of a rotor blade segment and glued-laminated timber, enabling imaging of the internal structure of these specimens with a thickness around 4 cm. KW - Acoustic sensors KW - Ferroelectret KW - Nondestructive testing KW - Ultrasonic imaging KW - Ultrasonic transducers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2925666 SN - 0885-3010 SN - 1525-8955 VL - 66 IS - 10 SP - 1600 EP - 1605 PB - IEEE AN - OPUS4-49131 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beckmann, Jörg ED - Spranger, Holger T1 - Synthetische Aperturfokussierung für die Terahertzspektroskopie N2 - Die zeitaufgelöste THz-Spektroskopie (THz-TDS) operiert mit elektromagnetischen Impulsen, die ein Amplitudenspektrum im unteren THz-Bereich aufweisen. Die THz-TDS ist in der Lage, dielektrische Volumina zerstörungs- und kontaktfreie zu durchstrahlen. Um eine 3D-THz Bildung zu ermöglichen, wurde für die THz-TDS ein rechnergestütztes Mess- und Rekonstruktionsverfahren (THz-TDSAFT) entwickelt, mit dem es gelingt, unter Verwendung der im Zeitbereich registrierten THz-TDS-Daten das Volumeninnere in Form eines dreidimensionalen Tomogramms zu rekonstruieren. Die THz-TD-SAFT basiert auf die für die Ultraschalltechnik entwickelte Synthetische Apertur Fokussierung (SAFT) bzw. des heuristisch begründeten Algorithmus des Synthetischen Apertur Radars (SAR). Anhand von Beispielen wird die Möglichkeiten der THz-TD-SAFT demonstriert und nachgewiesen, dass mit dem Rekonstruktionsansatz die künstlich eingebauten Fehlstellen bezüglich der Position und Größe geometrisch richtig im Tomogramm abgebildet werden können. T2 - 4. Fachseminar des FA MTHz, Mikrowellen- und Terahertz-Prüftechnik in der Praxis CY - Fürth, Germany DA - 02.04.2019 KW - THz-TDS KW - Tomographie, KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-490481 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?MainSource=262 SP - 1 EP - 8 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-49048 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Al-Falahat, A.M. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, M.P. A1 - Lange, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Markötter, Henning A1 - Manke, I. T1 - Correction approach of detector backlighting in radiography N2 - In various kinds of radiography, deficient transmission imaging may occur due to backlighting inside the detector itself arising from light or radiation scattering. The related intensity mismatches barely disturb the high resolution contrast, but its long range nature results in reduced attenuation levels which are often disregarded. Based on X-ray observations and an empirical formalism, a procedure is developed for a first order correction of detector backlighting. A backlighting factor is modeled as a function of the relative detector coverage by the sample projection. Different cases of sample transmission are regarded at different backlight factors and detector coverage. The additional intensity of backlighting may strongly affect the values of materials’ attenuation up to a few 10%. The presented scenario provides a comfortable procedure for corrections of X-ray or neutron transmission imaging data. KW - X-ray imaging KW - Neutron imaging KW - Radiology KW - Backlighting KW - Digital detector array PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1063/1.5097170 SN - 0034-6748 VL - 90 IS - 12 SP - 125108 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-50217 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hauke, Max T1 - Entwicklung eines Versuchsstandes zur Dickenbestimmung von Werkstoffen mithilfe von frequenzmoduliertem Ultraschall N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Versuchsstandes zur Di-ckenbestimmung von Werkstoffen mithilfe von frequenzmoduliertem luftgekoppelten Ultra-schall. Zur Erzeugung des frequenzmoduliertem Signals wird ein fluidischer Oszillator ver-wendet. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators ist von der Größe, der Geometrie und den Druckverhältnissen im Oszillator abhängig, welche durch ein Druckventil veränderbar sind. Zur Datenfassung dienen zwei Laservibrometer. Weiterhin soll die schlussendliche Dicken-bestimmung mithilfe eines Kreuzkorrelationsverfahrens erreicht werden. Während der Ent-wicklung wurden Messungen im Medium Luft, als auch mit Polyamid-Probekörpern durchge-führt. Für die Luftmessungen wurde das Ultraschallsignal an zwei Messpunkten erfasst und der Abstand zwischen diesen Messpunkten daraufhin versucht zu ermitteln. Diese Abstand-messungen wurden mit unterschiedlichen Abständen von 6 bis 15 Zentimeter durchgeführt, wobei der Abstand anhand der Daten mit einer Abweichung von unter einem Zentimeter er-folgreich bestimmt werden konnte. Die Messungen am Probekörper waren weniger Erfolg-reich, da keine reproduzierbare Dickenbestimmung erreicht werden konnte. Trotzdem kann die Entwicklung aufgrund der erfolgreichen Abstandmessung in der Luft sowie den neuen Erkenntnissen aus den Messungen am Probekörper als Erfolg betrachtet werden. KW - Berührungsloser Ultraschall KW - Bauwesen KW - Frequenzmodulation KW - Fluidische Anregung PY - 2019 SP - 1 EP - 74 CY - Berlin AN - OPUS4-50219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, Tyler A1 - Dlugosch, R. A1 - Powierza, Bartosz T1 - Transport and reconfiguration of moisture in HPC due to unilateral heating N2 - Explosive spalling is caused by, among others, the thermohydraulic spalling mechanism. During this process, vaporization, dehydration, moisture-transport and condensation processes interact. As a result, a drying and dehydration zone as well as a saturated zone, known as a moisture clog, are observed inside the unilaterally-heated concrete. The presented research is focused on the experimental investigation of the underlying thermohydraulic processes. To investigate these, a test methodology based on X-ray computed tomography (CT) and nuclear magnetic resonance (NMR) was developed. Thereby, the X-ray CT scans are carried out simultaneously during the application of a defined unilateral-heating regime on a specially-constructed specimen. This miniaturized specimen, equipped with a double-layer casing, reproduces the condition within a planar, unilaterally-heated building component. A preliminary test methodology and the first experimental results were presented at the 5th International Workshop on Concrete Spalling in Borås, Sweden (2017). The contribution for the upcoming workshop presents an improved version of this test methodology and new results for a high-performance concrete (HPC) mixture exposed to temperatures up to 500 °C. Regarding the CT measurements, a higher time-resolution of 15 min was achieved and a quantification of the moisture changes was implemented. Due to an increase in signal quality of the NMR measurements, a pore-size specific moisture distribution can now be resolved. This allows to conclude about the moisture reconfiguration between small gel pores and larger interhydrate pores. Additionally, the NMR measurement are no longer limited to first 2.5 cm below the heated surface but a one-dimensional moisture distribution can now be estimated over the whole 10 cm long specimen. The presented results demonstrate that the combination of X-ray CT and NMR measurements enables to image and quantify the thermally-induced moisture transport and reconfiguration from small gel pores up to macro pores. This provides important insights into the thermohydraulic damage mechanism and leads to a better understanding of spalling avoidance strategies, like the addition of polypropylene fibres. T2 - 6th International Workshop on Concrete Spalling due to fire exposure CY - Sheffield, UK DA - 19.09.2019 KW - Moisture clog KW - X-ray CT KW - NMR KW - Moisture transport KW - HPC PY - 2019 UR - https://firespallingworkshop2019.group.shef.ac.uk/wp-content/uploads/2019/09/Fire-Spalling-Workshop_Proceedings.pdf SN - 978-1-5272-4135-0 SP - 181 EP - 190 CY - Sheffield AN - OPUS4-49161 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, I. A1 - Moll, J. A1 - Kexel, C. A1 - Schubert, L. A1 - Tschöke, K. A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bach, M. A1 - Vogt, T. T1 - SHM using Guided Waves – Recent Activities and Advances in Germany N2 - Issues that prevent Structural Health Monitoring (SHM) based on Guided Waves (GW) from being a part of today’s monitoring solutions in industry are not all obvious to the scientific community. To uncover and overcome these issues, scientists working on SHM and GW problems joined in an expert committee under the patronage of the German Society for Non-Destructive Testing. An initiated online survey among more than 700 experts and users reveals the hurdles hindering the practical application of GWbased SHM. Firstly, methods for proof of reliability of SHM approaches are missing. Secondly, detailed understanding of phenomenological described wave-damage interactions is needed. Additionally, there are significant unsolved implementation issues and unsolved problems of signal processing including handling of environmental influences. To enable substantial proof of reliability without unaffordable experimental effort also efficient simulation tools including realistic damage interaction are needed, enabling the joint use of experimental and simulated data to predict the capabilities of the Monitoring system. Considering these issues, the committee focusses on simulation, signal processing, as well as probability of detection and standardization. In the presented work, recent activities of the expert committee starting with survey results are summarized. An open access data basis of life-like measurements is presented to allow testing and comparison of signal processing and simulation algorithms. Finally, a strategy for efficient proof of reliability increasing the acceptance of SHM in industry and for successful Integration of SHM into real-world engineering structures is proposed. T2 - The 12th International Workshop on Structural Health Monitoring (IWSHM) CY - Stanford, California, USA DA - 10.09.2019 KW - Structural Health Monitoring KW - Ultrasonic Guided Waves KW - Non-Destructive Testing KW - Survey KW - Probability of Detection KW - Reliability PY - 2019 AN - OPUS4-49231 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, I. A1 - Moll, J. A1 - Kexel, C. A1 - Schubert, L. A1 - Tschöke, K. A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bach, M. A1 - Vogt, T. T1 - SHM using Guided Waves – Recent Activities and Advances in Germany N2 - Issues that prevent Structural Health Monitoring (SHM) based on Guided Waves (GW) from being a part of today’s monitoring solutions in industry are not all obvious to the scientific community. To uncover and overcome these issues, scientists working on SHM and GW problems joined in an expert committee under the patronage of the German Society for Non-Destructive Testing. An initiated online survey among more than 700 experts and users reveals the hurdles hindering the practical application of GWbased SHM. Firstly, methods for proof of reliability of SHM approaches are missing. Secondly, detailed understanding of phenomenological described wave-damage interactions is needed. Additionally, there are significant unsolved implementation issues and unsolved problems of signal processing including handling of environmental influences. To enable substantial proof of reliability without unaffordable experimental effort also efficient simulation tools including realistic damage interaction are needed, enabling the joint use of experimental and simulated data to predict the capabilities of the Monitoring system. Considering these issues, the committee focusses on simulation, signal processing, as well as probability of detection and standardization. In the presented work, recent activities of the expert committee starting with survey results are summarized. An open access data basis of life-like measurements is presented to allow testing and comparison of signal processing and simulation algorithms. Finally, a strategy for efficient proof of reliability increasing the acceptance of SHM in industry and for successful Integration of SHM into real-world engineering structures is proposed. T2 - The 12th International Workshop on Structural Health Monitoring (IWSHM) CY - Stanford, California, USA DA - 10.09.2019 KW - Structural Health Monitoring KW - Ultrasonic Guided Waves KW - Non-Destructive Testing KW - Survey KW - Probability of Detection KW - Reliability PY - 2019 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-49232 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bernard, D. A1 - Léonard, Fabien A1 - Plougonven, E. A1 - Bruno, Giovanni T1 - On the use of autocorrelation functions, permeability tensors, and computed tomography to characterize the anisotropy of Diesel particulate filter materials N2 - 3D images such as those produces by X-ray tomography can provide a wealth of information on the internal structure of materials, but quantification of specific geometrical or topological characteristics linked to some bulk physical property is far from being straightforward. This study focuses on methods to quantify the differences in physical properties as a function of direction, i.e. their anisotropy, and how it can be linked to measures of anisotropy of the internal structure of the material. The auto-correlation function gives a similarity measure in the volume as a function of distance and direction. This is a cross-correlation of the image with itself fast to compute and relatively insensitive to noise. It is why we focus on this method to compare with the physical property of our DPF material. Diesel Particulate Filter (DPF) materials are porous ceramics that; a) can be used at very high temperatures; b) have very good thermal shock resistance; c) are inert; d) can be manufactured with tailored porosity. Their usual way of production consists of the extrusion of a slurry into the desired filter shape, with successive ceramming at high temperature. This process causes anisotropy at both microscopic and macroscopic levels. T2 - ICTMS 2019 CY - Cairns, Australia DA - 22.07.2019 KW - Structure-property relationship KW - Anisotropy estimate KW - Porous ceramics KW - Autocorrelation PY - 2019 AN - OPUS4-49226 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Entwicklung einer reproduzierbaren und quantifizierbaren Heißluftquelle für thermografische Untersuchungen N2 - Der Beitrag beschreibt den Aufbau und die Entwicklung einer Heißluftquelle als Wärmequelle für die aktive Thermografie. Als Ausgangspunkt wird zunächst die Quellenlage betrachtet. In der Literatur über Thermografie spielt Heißluft als Wärmequelle nur in weniger als 0,1% eine Rolle, die Ursache dafür ist nicht bekannt. Es wird vermutet, dass dieser Erwärmungsmethode unterstellt wird, sie hätte Nachteile bezüglich Homogenität der Erwärmung sowie Leistungseintrag. In einer der raren Publikationen über einen Verfahrensvergleich schnitt die Heißluft-Thermografie jedoch nicht schlechter als die Vergleichsverfahren mit optischer Anregung ab, bei gleichzeitig deutlichem Zeitgewinn und geringerem technischen Aufwand. Danach wird der fertige Versuchsaufbau mit seinen wesentlichen Komponenten dargestellt. Der Einfluss der Geometrie der Luftaustrittsdüse auf die erreichbare Wärmeverteilung an einem flachen Blech wurde an mehreren Düsen untersucht. Hierbei erwies sich eine langgestreckte Umlenkdüse mit einer Strahlumlenkung von etwa 20° als optimal zur Erzeugung einer möglichst homogenen Erwärmung. Ein weiterer zu optimierender Parameter war die erreichbare Schaltdynamik des Heißgasstromes. Beim schnellen Schalten großer Volumenströme treten Druckstöße mit entsprechenden Temperaturänderungen auf. Hinzu kommt, dass der verwendete MFC (mass flow controller) bei großen Volumenströmen zum Einschwingen bei Schaltprozessen neigt. Daher enthält der Aufbau einen offenen Bypass zur Stabilisierung des Volumenstroms. Mit dem so realisierten Messplatz wurde die Reproduzierbarkeit der erzielten Erwärmung durch mehrfache Wiederholungsmessungen über einen längeren Zeitraum untersucht. Hierzu wurde ein auch zu Validierungszwecken genutzter PVC-Block mit 13 mm Dicke jeweils für 60 s erwärmt und die Oberflächentemperatur des PVC-Blocks mit einer IR-Kamera aufgezeichnet. Bei jeweiligem Neuaufbau ohne Justierhilfe ergab sich eine Reproduzierbarkeit von etwa 22% bei 5 Versuchen. Unter Nutzung einer Justierhilfe (Schablone für Abstand in der Kamerasoftware) ließ sich die Reproduzierbarkeit auf 5% bei 7 Versuchen reduzieren. Ein weiterer zu klärender Punkt war der erzielbare Wärmeeintrag im Vergleich zu einer Anregung mit Blitzlampen. Hierzu wurde eine Messung mit 60 s Heißluftheizung direkt mit einer Evaluierungsmessung mit Blitzlampen am gleichen PVC-Probekörper mit 4 FBB an der Rückseite verglichen. Die Inhomogenität der Erwärmung wurde durch eine Phasenauswertung unterdrückt. Die Phasenauswertung gestattete den Nachweis aller 4 FBB, wobei das Signal zu Rausch-Verhältnis bei der Heißlufterwärmung deutlich besser war. Der direkte Vergleich der Temperaturkurven zeigt, dass bei 60 s Heizlufterwärmung ca. 4,5 mal mehr Energie als bei der Blitzanregung vom Probekörper absorbiert wurde. Hieraus lässt sich die eingekoppelte Heizleistung mit 100 mW/cm² abschätzen. Das entspricht in etwa dem Niveau, wie es auch mit bewegten Halogenstrahlern, bewegten IR-Strahlern oder der Sonne erreicht wird. Diese Ergebnisse belegen, dass eventuell vorhandene Vorbehalte gegenüber einer Heißluft als Wärmequelle für die aktive Thermografie zumindest für thermisch langsame Materialien wie Kunststoffe oder mineralische Baustoffe unbegründet sind. Die Einsatzgrenzen bei der Untersuchung thermisch schnellerer Materialien wie Metalle steht noch aus, hier ist mit Abstrichen zu rechnen. Auf der anderen Seite lässt eine mögliche Düsenoptimierung noch deutliche Verbesserungen erwarten. T2 - Thermografiekolloquium der DGZfP 2019 CY - Halle, Germany DA - 19.09.2019 KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Heißluftquelle PY - 2019 AN - OPUS4-49217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Metz, Christian A1 - Franz, Philipp A1 - Fischer, C. A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Zerstörungsfreie Charakterisierung der Alterung additiv gefertigter Kunststoffbauteile N2 - Das vorgestellte Projekt beschäftigt sich mit den optischen, thermophysikalischen und mechanischen Materialeigenschaften von additiv gefertigten Kunststoffteilen und deren Alterung. Dazu wurden mittels Fused Layer Modeling (FLM) Probekörper aus ABS hergestellt, die anschließend für drei Monate einer künstlichen Bewitterung unterzogen wurden. Die dabei erzeugte definierte Alterung wurde nach drei Zeitabschnitten jeweils mit zerstörungsfreien Methoden charakterisiert. Dabei wurde neben den spektroskopischen Standardmethoden auch die aktive Thermografie eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich mittels der Thermografie sowohl chemische Veränderungen als auch mechanische Schädigungen (Fehlstellen) darstellen lassen. Die Bewitterung beeinflusst die Teiltransparenz der Proben zumindest im sichtbaren Spektralbereich, was bei der Charakterisierung der Fehlstellen, die mittels optisch angeregter aktiver Thermografie detektiert wurden, berücksichtigt werden muss. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - 3D Druck KW - Additive Fertigung KW - Thermografie KW - Polymere KW - Künstliche Bewitterung PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-491561 UR - https://jt2019.dgzfp.de/Portals/jt2019/bb/Di.3.B.1.pdf SN - 978-3-947971-02-2 VL - 171 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-49156 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, Tyler A1 - Dlugosch, R. A1 - Powierza, Bartosz T1 - Transport and reconfiguration of moisture in HPC due to unilateral heating N2 - Explosive spalling is caused by, among others, the thermohydraulic spalling mechanism. During this process, vaporization, dehydration, moisture-transport and condensation processes interact. As a result, a drying and dehydration zone as well as a saturated zone, known as a moisture clog, are observed inside the unilaterally-heated concrete. The presented research is focused on the experimental investigation of the underlying thermohydraulic processes. To investigate these, a test methodology based on X-ray computed tomography (CT) and nuclear magnetic resonance (NMR) was developed. Thereby, the X-ray CT scans are carried out simultaneously during the application of a defined unilateral-heating regime on a specially-constructed specimen. This miniaturized specimen, equipped with a double-layer casing, reproduces the condition within a planar, unilaterally-heated building component. A preliminary test methodology and the first experimental results were presented at the 5th International Workshop on Concrete Spalling in Borås, Sweden (2017). The contribution for the upcoming workshop presents an improved version of this test methodology and new results for a high-performance concrete (HPC) mixture exposed to temperatures up to 500 °C. Regarding the CT measurements, a higher time-resolution of 15 min was achieved and a quantification of the moisture changes was implemented. Due to an increase in signal quality of the NMR measurements, a pore-size specific moisture distribution can now be resolved. This allows to conclude about the moisture reconfiguration between small gel pores and larger interhydrate pores. Additionally, the NMR measurement are no longer limited to first 2.5 cm below the heated surface but a one-dimensional moisture distribution can now be estimated over the whole 10 cm long specimen. The presented results demonstrate that the combination of X-ray CT and NMR measurements enables to image and quantify the thermally-induced moisture transport and reconfiguration from small gel pores up to macro pores. This provides important insights into the thermohydraulic damage mechanism and leads to a better understanding of spalling avoidance strategies, like the addition of polypropylene fibres. T2 - 6th International Workshop on Concrete Spalling due to fire exposure CY - Sheffield, UK DA - 19.09.2019 KW - Moisture clog KW - X-ray CT KW - NMR KW - Moisture transport KW - HPC PY - 2019 AN - OPUS4-49159 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Water content in construction materials N2 - Discussion of material moisture and moisture transport in liquid and vapour phase. Prediction of the pore saturation in partially saturated pores in building materials. T2 - 5. Herbstschule Competence Center for Material Moisture CY - Ettlingen, Germany DA - 08.10.2019 KW - Material moisture KW - Building materials KW - Embedded sensors KW - Partially saturated pores PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-49260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples N2 - Discussion of material moisture in liquid and vapour phase. Prediction of the pore saturation in partially saturated pores in building materials. Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples. T2 - 10. CMM Tagung CY - Ettlingen, Germany DA - 10.10.2019 KW - Embedded sensors KW - Corresponding relative humidity KW - Electrical impedance KW - Material moisture KW - Building materials KW - Partiallly saturated pores PY - 2019 AN - OPUS4-49261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Wilsch, Gerd T1 - Classification of cement pastes with laser-induced breakdown spectroscopy N2 - In civil engineering, the investigation of existing infrastructure is of major importance for maintaining and ensuring stability of the structures. To ensure durability, uniform regulations and standards apply e.g. the European standard EN 206-1. In some countries, the EN-standard is supplemented by additional standards, as in Germany with DIN 1045-2. Here, specific application rules are described, e.g. for the cement type, to ensure the resistant to different exposures. Therefore, the knowledge of the materials originally used is important in assessing the condition of existing concrete structure. Unfortunately, these are often unknown and must be determined retrospectively. Therefore, we present the application of the laser-induced breakdown spectroscopy to distinguish between different types of cement. Spectral information’s are used to build a classification model. First, the accuracy of the classification is analyzed on ten pure laboratory cement samples. To investigate possible sources of error, the model was then applied to cement samples with different moisture content. The study shows that LIBS is a promising tool for distinguishing between cement types. For further industrial application, however, factors influencing the LIBS signal must be included to ensure a robust model. T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - Spectroscopy KW - LIBS KW - Cement KW - Classification PY - 2019 AN - OPUS4-49253 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas A1 - Brackrock, Daniel T1 - Linear and matrix phased array inspection of complex thin wall components N2 - The application of phased arrays in either linear or matrix arrangement in combination with signal processing opens the door for the mechanized inspection of different thin wall materials itself as well as their joining methods. Modern lightweight components are typically manufactured by a composition of different types of e.g. steels, metals, fiber reinforced plastics and glass. Dependent on the material combinations e.g. welding, brazing, bonding, cladding or coating may be applied during the manufacturing process to join different semi-finished products to form the component. The resulting complex material composition and different damage mechanisms pose new challenges to non-destructive testing with ultrasound due to the different material properties and the overall arrangement of the materials employed. The sound field variation capabilities of array probes may be helpful to overcome some of these challenges if adapted to the specific inspection task. Examples for the non-destructive mechanized phased array inspection of different types of materials and joining methods will be presented. T2 - KINT Symposium CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 30.10.2019 KW - Matrix array KW - Phased array KW - Joints PY - 2019 AN - OPUS4-49538 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Prager, Jens A1 - Vogt, T. T1 - Zum Einsatz geführter Wellen für die Ultraschallprüfung – Ergebnisse der Onlineumfrage N2 - Der Unterausschuss „Geführte Wellen“ im Fachausschuss „Zustandsüberwachung“ der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) hat in einer Online-Umfrage den aktuellen Stand des Einsatzes geführter Ultraschallwellen für die zerstörungsfreie Prüfung und die Strukturüberwachung (structural health monitoring) ermittelt. Es wurden deutsche und internationale Firmen und Forschungseinrichtungen befragt und mehr als 400 beantwortete Fragebögen ausgewertet. Die Umfrageergebnisse zeigen deutlich, welche Vorteile geführte Wellen bringen, aber auch welche Probleme zu bewältigen sind, um einen breiteren Einsatz der Verfahren zu ermöglichen. Aus den Ergebnissen werden Schlussfolgerungen für die weitere Ausrichtung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten aber auch von Aktivitäten zur Normung und zur Bewertung der Zuverlässigkeit der Prüfverfahren abgeleitet KW - Structural Health Monitoring KW - Geführte Wellen KW - Zustandsüberwachung PY - 2019 UR - https://www.dgzfp.de/Portals/24/Zeitung/Ausgaben/Zeitung166.pdf SN - 1616-069X VL - 166 IS - Oktober SP - 8 EP - 9 PB - DGZfP e.V. CY - Berlin AN - OPUS4-49508 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stolpe, Heiko A1 - Kruschwitz, Sabine ED - Schumann, R. T1 - Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples N2 - The moisture content of screed samples is monitored by means of embedded sensors. Relative humidity sensors and multi-ring-electrodes are used to measure the spatial moisture distribution during desorption. Based on the humidity data and the pore volume distribution, the moisture and the water layer thickness within the pore space are predicted. Slit shape as well as cylindrical pores are evaluated. Finally, the measured real part of the electrical impedance and the calculated water layer thickness are correlated. Based on the available data, a significant trend change of the impedance is documented at a water layer thickness of approximately 3 nm. This water layer thickness corresponds to a relative humidity of 88.3%. T2 - 10. CMM Tagung CY - Ettlingen, Germany DA - 10.10.2019 KW - Material moisture KW - Screed KW - Embedded sensors KW - Electric impedance KW - Water layer thickness PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-494636 VL - 10 SP - 79 EP - 102 PB - CMM, Karlsruher Institut für Technologie CY - Karlsruhe AN - OPUS4-49463 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Integration von Forschungsdaten im Bereich zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) im Bauwesen N2 - Der Vortrag gibt einen Überblick zu Fragestellungen, Herausforderungen und Nutzen von semantischer Datenintegration im Forschungsbereich der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen. T2 - 1. KDA Kolloquium der BAM CY - Berlin, Germany DA - 29.03.2019 KW - Digitalisierung KW - Ontology KW - ZfP KW - Beton KW - Datenanalyse PY - 2019 AN - OPUS4-50026 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Schumacher, David T1 - Zerstörungsfreie Prüfung mit photonenzählenden und spektralauflösenden Röntgenmatrixdetektoren am Beispiel von Werkstoffverbunden N2 - Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Eigenschaften der photonenzählenden und spektralauflösenden Detektortechnik und möglichen Anwendungsgebieten in der zerstörungsfreien Prüfung. Dabei wurden konventionelle und photonenzählende Detektortechniken hinsichtlich der Bildqualität und Anwendbarkeit bei unterschiedlichen Prüfaufgaben verglichen und untersucht, inwiefern sich die Energieschwellwertsetzung auf die erreichbare Bildqualität und eine Materialdiskriminierbarkeit bei verschiedenen radiographischen Verfahren auswirkt. Anhand von Anwendungsbeispielen wurden diese Eigenschaften und deren Auswirkung auf das Messergebnis analysiert. Neben der Radiographie wurden auch dreidimensionale Verfahren wie CT und Laminographie berücksichtigt. Als eine der wichtigsten Eigenschaften der photonenzählenden Detektortechnik wurden zunächst die Energieauflösung des photonenzählenden Detektors und die Homogenität der Energieantwort über größere Detektorbereiche bestimmt. Dabei stellte sich heraus, dass die Energieauflösung eines abgegrenzten Detektorbereichs ca. 32 % bei 60 keV beträgt und die Streuung in der Energieantwort der einzelnen Detektorbereiche ca. 12 % ausmacht, woraus sich eine Gesamtunsicherheit in der spektralen Detektorantwort von ca. 44 % ergibt. Die geringe Energieauflösung und das stark heterogene Verhalten der Detektorbereiche ergeben sich vor allem aus der Detektorelektronik, welche nur eine globale Energieschwellwertsetzung zulässt. Trotz dieser Einschränkungen konnte demonstriert werden, dass auch konventionelle radiographische Verfahren, wie Radiographie oder CT, vom Einsatz der photonenzählenden Technik profitieren. So ist es mit dieser Technik möglich, bei sehr geringen Dosisleistungen (z.B. aufgrund der Durchstrahlung großer Wandstärken von dichten Materialien) noch sehr gute Bildqualitäten zu erreichen. Die hohe Dynamik und Kontrastempfindlichkeit dieser Technik begünstigen die Inspektion von Leichtbauwerkstoffen wie Faserverbunde, was anhand von Vergleichen mit herkömmlicher Detektortechnik und anderen ZfP-Verfahren gezeigt werden konnte. Daneben konnte durch den Einsatz der Energieschwellwertsetzung der Einfluss von nicht bildzeichnender Streustrahlung im Röntgenbild um bis zu 20 % reduziert werden. Die Auswirkungen von Aufhärtungseffekten in der CT konnten sogar um bis zu Faktor 1 000 (in der mittleren quadratischen Abweichung), im Vergleich zu herkömmlicher Detektortechnik, reduziert werden. Der Einsatz von photonenzählender Detektortechnik mit Röntgenblitzröhren ist hingegen nicht sinnvoll, da aufgrund der hohen Photonendichte pro Puls und einer endlichen Totzeit des Detektors in der Größenordnung der Pulsbreite eines Blitzes nur ein geringes Signal detektiert werden kann. Im Hinblick auf eine Materialdiskriminierbarkeit konnte demonstriert werden, dass im Fall einer Radiographie anhand der Energieschwellwertsetzung im Detektor eine materialstärkenunabhängige Diskriminierung zwischen zwei Materialien (hier: Al und Fe) erzielt werden kann. Unter Einsatz mehrerer Energiefenster und eines Verfahrens der explorativen und multivariaten Datenanalyse konnte eine materialaufgelöste CT eines Multi-Material-Phantoms erreicht werden, wobei die Schwächungskoeffizienten der enthaltenen Materialien im relevanten Energieberiech teilweise sehr dicht beieinander lagen. Neben Radiographie und CT wurde auch die Möglichkeit einer materialaufgelösten Laminographie am Beispiel eines glasfaserverstärkten Rotorblatts untersucht. Anhand der Energieschwellwertsetzung war nicht nur eine eindeutige Trennung der Glasfasern von der Epoxidharzmatrix möglich, sondern auch eine signifikante Reduzierung der durch die Laminographie entstandenen Artefakte. Der damit verbundene Gewinn an Information führt zu einer verbesserten Aussagefähigkeit des Untersuchungsergebnisses, was letztendlich eine gesteigerte Betriebssicherheit zur Folge hat. N2 - This thesis investigates the properties of photon counting and energy discriminating digital detector arrays and possible applications in the field of non-destructive testing. Conventional integrating detector technology was compared with photon counting technology in terms of image quality and applicability in different inspection tasks. The impact of internal energy thresholding on material discriminability and achievable image quality was investigated for different radiological methods. The properties of photon counting detectors and their impact on the measurement result were analyzed for different applications including three-dimensional methods such as CT and laminography in addition to radiographic testing. Energy resolution is one of the most important properties of photon counting technology. Therefore, energy resolution was initially determined in addition to the homogeneity of the energy Response across the detector. It was found that the energy resolution amounts to approx. 32 % for a 60 keV monoenergetic spectrum (241Am). In combination with the variance in the response of single detector tiles of approx. 12 % the total uncertainty in the detector energy response appears to approx. 44 %. This low energy resolution and strongly heterogenous detector response result mainly from the detector electronics which only allow setting global energy thresholds. Despite these limitations it was demonstrated that even conventional single energy techniques, such as radiography or CT, benefit from photon counting technology. Thus, this technology allows to gain high quality images even at very low dose rates which might occur e.g. at high wall thickness Penetration of dense materials. The high dynamic range and high contrast sensitivity facilitate the inspection of lightweight materials such as fiber composites which was shown by comparison with integrating technology and other NDT methods. Furthermore, the use of energy thresholding enables to reduce the influence of non-imaging scattered radiation within the X-ray image by about 20 %. The impact of beam hardening artefacts in CT was reduced even up to a factor of 1 000, compared to conventional integrating detector technology. In contrast, the use of photon counting technology with x-ray flash tubes is not useful, since the high photon density within a single flash and a finite dead time of the detector only yield a very low signal. In terms of material discriminability, it was shown that due to energy thresholding a thickness Independent material separation between two materials (here: Al and Fe) can be achieved in the case of a radiography. By using more than two energy windows in combination with multivariate methods of data analysis, a material resolved CT of a multi-material phantom was performed in which six materials were separated distinctly despite very close attenuation coefficients in the relevant energy range. In addition to radiography and CT, the possibility of a material resolved laminography was investigated by means of a glass fiber reinforced wind turbine blade. In addition to a distinct separation between glass fibers and resin matrix, a significant reduction of cross artefacts that inherently arise from the laminography could be achieved. This gain in information yields a higher significance of the measurement and hence an increased reliability of the component or the whole system. T3 - BAM Dissertationsreihe - 165 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Photonenzählende Detektoren KW - Radiographie KW - Laminographie KW - Computer-Tomographie KW - Dual-Energy KW - Nondestructive testing KW - Photon counting detectors KW - Radiography KW - Laminography KW - Computed tomography KW - Dual energy PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-500327 SN - 1613-4249 VL - 165 SP - 1 EP - 172 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-50032 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Johann, Sergej A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Smart RFID Sensors Embedded in Building Structures for Early Damage Detection and Long-Term Monitoring N2 - In civil engineering, many structures are made of reinforced concrete. Most Degradation processes relevant to this material, e.g., corrosion, are related to an increased level of material moisture. Therefore, moisture monitoring in reinforced concrete is regarded as a crucial method for structural health monitoring. In this study, passive radio frequency identification (RFID)-based sensors are embedded into the concrete. They are well suited for long-term operation over decades and are well protected against harsh environmental conditions. The energy supply and the data transfer of the humidity sensors are provided by RFID. The sensor casing materials are optimised to withstand the high alkaline environment in concrete, having pH values of more than 12. Membrane materials are also investigated to identify materials capable of enabling water vapour transport from the porous cement matrix to the embedded humidity sensor. By measuring the corresponding relative humidity with embedded passive RFID-based sensors, the cement hydration is monitored for 170 days. Moreover, long-term moisture monitoring is performed for more than 1000 days. The Experiments show that embedded passive RFID-based sensors are highly suitable for long-term structural health monitoring in civil engineering. KW - RFID based sensors KW - Embedded sensors KW - Corresponding relative humidity KW - Porous building materials KW - Reinforced concrete KW - Corrosion KW - Civil engineering PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-500831 DO - https://doi.org/10.3390/s19245514 VL - 19 IS - 24 SP - 1 EP - 18 PB - MDPI CY - Basel, Swiss AN - OPUS4-50083 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Bente, Klaas T1 - Advances in air-coupled ultrasonic transducers for non-destructive testing N2 - Commercially available air-coupled transducers applied in non-destructive testing consist of a piezocomposite material and matching layers to reduce the impedance mismatch between the transducer and air. This contribution is an overview of innovative approaches using new piezoelectric materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse in air. Capacitive and piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (CMUTs and PMUTs) produce high pressure levels, but they exhibit a very narrow bandwidth. Optical laser-based methods for transmitting and receiving ultrasound promise a higher bandwidth, but do not achieve the same sensitivity as conventional air-coupled transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties, having a very small acoustic impedance well matched to air. Ferroelectret transducers achieve about the same bandwidth as the most broadband conventional air-coupled transducers, having a higher sensitivity. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an acoustic wave, acting as transmitters in ultrasonic range. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing. The newest member of the family of air-coupled ultrasonic transmitters is the plasma-based transducer, using both the thermoacoustic effect and the movements of the ions (so called ionic wind) to create acoustic waves. T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Belgium DA - 03.09.2019 KW - Air-coupled transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics KW - Plasma acoustics KW - Non-destructive testing PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1121/2.0001072 SN - 1939-800X N1 - Geburtsname von Hufschläger, Daniel: Kotschate, D. - Birth name of Hufschläger, Daniel: Kotschate, D. VL - 38 IS - 1 SP - 030003-1 EP - 030003-7 PB - American Institute of Physics CY - Lancaster, Pa. AN - OPUS4-50103 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Dominguez-Macaya, A. A1 - Gaal, Mate A1 - Gómez Álvarez-Arenas, T. E A1 - Aurrekoetxea, J. A1 - Iturrospe, A. T1 - Air-coupled ultrasonic testing with Lamb waves for straight and curved GFRP plates N2 - The use of composite materials has been steadily growing during the last decades, as well as the requirements on quality, mechanical properties and geometries of the parts. Some processes, like the 3D UV pultrusion process, manufacture parts that are long and thin, whilst having a varying curvature radius along the same part or even no curvature at all. Studying their mechanical properties along the main fiber direction, which is of foremost interest, is not an easy task nor efficient with most nondestructive methods. The use of air-coupled ultrasonics to evaluate the properties of composite materials has been widely proved by several authors, mainly using guided waves that provide information on the orthotropic properties of this kind of materials. Most of this work has focused on analyzing straight plate-like geometries, due to the simplicity to generate desired Lamb modes in the plate and analyze the behavior of guided waves inside the plate. In our contribution, the differences in the propagation of Lamb waves for straight and curved geometry glass fiber reinforced polymers (GFRP) have been analyzed. A GFRP test sample cured with UV light with one straight and one curved area has been evaluated. The responses of the generated Lamb wave modes for the straight and curved geometries have been compared, accounting for variations in the transducer characteristics, e.g. resonance behavior and focusing. T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Begium DA - 03.09.2019 KW - Air-coupled KW - Guided waves KW - Composites PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1121/2.0001072 VL - 38 SP - 045005 AN - OPUS4-50104 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Ferroelektret-Wandler für Luftultraschall N2 - Es wird ein Überblick über die Forschung an Ferroelektret-Wandlern für luftgekoppelte Ultraschallprüfung gegeben. T2 - Innovative ZFP mit bildgebender Ultraschallprüftechnik CY - Braunschweig, Germany DA - 29.11.2019 KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret KW - Wandler PY - 2019 AN - OPUS4-50107 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratassepp, M. A1 - Rao, J. A1 - Yu, X. A1 - Fan, Z. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens T1 - Considering anisotropy in guided wave tomography for composite laminates N2 - Recently, various guided wave tomography algorithms have been developed to map structural changes from remote locations. The focus has been on structures made of isotropic materials and little work has been done on structures made of anisotropic materials. Primary complication to implement tomography in composite laminates is associated with the complex forward model to accurately simulate the 3-D guided wave propagation. In this study, we demonstrate that guided wave propagation can be approximated by an equivalent 2-D acoustic model. It is based on finite-difference discretization method in which the wave-field is parameterized by phase velocity and dimensionless anisotropic parameters. The reconstruction of defects is based on a full-waveform inversion algorithm and was implemented on the data obtained from finite element simulations. Results on a localized stiffness defects in composite plates with various layups demonstrate the attractiveness of the proposed methodology. T2 - International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials (ISNCM 2019) CY - Portoroz, Slovenia DA - 17.09.2019 KW - Lamb waves KW - Ultrasonic Guided Waves KW - Multilayered structures PY - 2019 AN - OPUS4-50059 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Magkos, Sotirios T1 - Advanced algorithms for image reconstruction in Computed Tomography N2 - This PhD project is part of the Marie Skłodowska-Curie International Training Network MUMMERING. The overarching goal of MUMMERING is the creation of a research tool that exploits the wealth of 3D imaging modalities applied in materials engineering. The focus of this work is advanced reconstruction algorithms. The primary objective is the development and implementation of the DIRECTT algorithm. Due to restrictions introduced by the sample or the imaging setup during a measurement, it is not always possible to acquire data that fulfil the Nyquist sampling criterion. The DIRECTT algorithm is intended to produce reconstructions of superior quality for such cases of limited data sets, compared to those of other available algorithms, such as algebraic iterative ones. Although DIRECTT has been developed primarily for the reconstruction of volumes from data acquired by an X-ray Computed Tomography scanner, it can also be applied to the different modalities, such as laminography. The talk describes the reconstruction principle of DIRECTT. Furthermore, reconstructions of measured data are presented and compared to reconstructions produced by other established algorithms. T2 - Doktorandenseminar CY - BAM Berlin, Germany DA - 16.12.2019 KW - Computed Tomography KW - Reconstruction KW - DIRECTT PY - 2019 AN - OPUS4-50066 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF ED - Zscherpel, Uwe ED - Kasperl, S. T1 - Proceedings of the International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography (DIR) 2019 N2 - This international symposium is devoted to promote a broad exchange of information on technologies, applications and quality assurance in the area of digital industrial radiology and computed tomography. The meeting provides a unique opportunity for users, scientists, equipment suppliers and all who are interested to discuss the present and future possibilities for industrial applications of the following topics: - Xray detectors and sources - Image processing algorithms - Quantitative imaging - Defect detection & localisation - Feature extraction - Dimensional control - CT, multi-angle - radiography - Laminography & Tomosynthesis - Modelling - Film replacement - Phase contrast - Multi-energies and photon counting - Other radiation techniques (e.g. - neutrons) - Multi-techniques fusion - Standardisation - Qualification & system reliability - Inspection for Additive Manufacturing - Scattering T2 - International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography (DIR) 2019 CY - Fürth, Germany DA - 02.07.2019 KW - Digital Industrial Radiology KW - Computed Radiography KW - Image Processing PY - 2019 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?MainSource=264 VL - 264 SP - Paper 24743-1 EP - Paper 24764-17 PB - NDT.net CY - Bad Breisig AN - OPUS4-50519 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Funk, Alexander A1 - Gustmann, T. A1 - Jänisch, Gerd-Rüdiger A1 - Ewert, Uwe A1 - Waske, Anja T1 - Röntgentomographie von metallischen Mikropartikeln: Ein leistungsfähiges Werkzeug für die Additive Fertigung N2 - Metallische Mikropartikel in der Größenfraktion von ca. 10 – 100 Mikrometer bilden das Grundmaterial für den additiven Aufbau komplexer Strukturen durch lokales Aufschmelzen mit einem Laserstrahl. Entscheidend für dieses Verfahren ist die Kenntnis der Größen-, Form- und Defektverteilungen von Partikelfraktionen, da sie direkten Einfluss auf die Fließfähigkeit des Pulvers während des lagenweisen Auftragens, als auch auf die finale innere Porosität des Bauteils haben. Im Pulver vorhandene Poren verlassen in der Regel das Schmelzbad vor dem Erstarren nicht wieder, da deren Konvektionszeiten größer sind als die Zeit, während der das lokale Schmelzbad besteht, so dass einmal durch die Ausgangspartikel eingebrachte Poren in der Regel auch im fertigen Bauteil verbleiben. Eine strenge Qualitätskontrolle des Ausgangspulvers ist also Voraussetzung, um hochwertige Bauteile mit geringer Restporosität zu erhalten. Der Vorteil der Röntgentomographie ist dabei, dass mit nur sehr geringem Präparationsaufwand innenliegende Poren bis zu einem Durchmesser von wenigen Mikrometern detektiert werden können. Dies ist mit konkurrierenden Verfahren (Licht- / Elektronenmikroskopie, Laserbeugung) so nicht möglich. Zusammenfassend werden wir zeigen, dass die zerstörungsfreie Bildgebung mit der Röntgen-Mikrotomographie für die Qualitätskontrolle in der additiven Fertigung ein leistungsfähiges Werkzeug ist. Wir erörtern die Grenzen der Methode durch eine numerische Studie mithilfe des Simulationsprogramms aRTist. Dabei werden verschiedene Partikelgrößen dahingehend untersucht, welche Poren mit mikroradiographischen Verfahren detektierbar sind. Dazu wird ein Modell für eine dreilagige dichteste Kugelpackung entwickelt, so dass auch Überlagerungen von Anzeigen untersucht werden können. Im Ergebnis werden verschiedene Partikel- und Porengrößenkombinationen untersucht und die entsprechenden Detektionsgrenzen bestimmt. T2 - DGZfP Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 26.05.2019 KW - Computertomographie KW - Additive Fertigung KW - Mikropartikel PY - 2019 UR - https://jt2019.dgzfp.de/Programm#Di.1.B.1 AN - OPUS4-50520 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Nazarzadehmoafi, Maryam A1 - Waske, Anja T1 - Röntgenrückstreutechnik für die additive Fertigung N2 - Neben der klassischen Durchstrahlung wird die bildgebende Röntgen-rückstreuung bisher nur sehr begrenzt eingesetzt. Vor über 20 Jahren hatte Philips mit „COMSCAN“ eine erste industrielle Anwendung in der Luftfahrt gefunden, die sogar eine Tiefenauflösung besaß. Die Firma AS&E in Boston bietet Röntgenrückstreu-Anlagen für den Sicherheitsbereich an. In diesen wird mit einem hochkollimierten Nadelstrahl aus einem rotierenden Blendenrad ein Objekt einseitig abgetastet. Zur Detektion der gestreuten Strahlung aus dem Objekt werden großflächige Detektoren direkt neben dem rotierenden Nadelstrahlkollimator eingesetzt. Ein solcher Prototyp wird an der BAM für den Einsatz in der zerstörungsfreien Prüfung untersucht und optimiert. Als neues industrielles Einsatzgebiet wird dabei die in situ Überwachung in der additiven Fertigung avisiert. Hier ist die Zugänglichkeit zum entstehenden Werkstück in den 3D-Druckanlagen stark eingeschränkt, was den Einsatz einer zweiseitigen Durchstrahlung oder der Computer-Tomographie, bei der das Objekt rotiert wird, verhindert. Auch sind die in der additiven Fertigung eingesetzten Werkstoffe (Polymere, Keramik, Leichtmetalle wie Al oder Ti) für die Rückstreuung besser geeignet als Metalle höherer Dichte, da das Streusignal mit der Ordnungszahl und der Materialdichte abnimmt. Allerdings sind die Anforderungen an räumliche Auflösung und Kontrastempfindlichkeit in der zerstörungsfreien Prüfung additiv gefertigter Bauteil deutlich höher als im Sicherheitsbereich, da hier Bauteilfehler mit typischen Dimensionen kleiner als 1 mm sicher detektiert werden müssen. Die Untersuchung dieser Grenzen des derzeitigen Standes der Röntgenrückstreutechnik mit Nadelstrahl ist ein Teilbereich des mehrjährigen BAM-Themenfeldprojektes „ProMoAM“. Im Vortrag werden die ersten Ergebnisse der Optimierung sowie die gefundenen Anwendungsgrenzen an Beispielen erläutert. T2 - DGZfP Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 26.05.2019 KW - Röntgenrückstreuung KW - Additive Fertigung PY - 2019 UR - https://jt2019.dgzfp.de/Programm#Di.1.B.2 AN - OPUS4-50521 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Waske, Anja A1 - Ewert, Uwe T1 - Neues aus der BAM 2019 N2 - Neuentwicklungen im Fachbereich 8.3 "Radiologische Verfahren" der BAM T2 - BHGE Field Radiography Days 2019 CY - Ahrensburg, Germany DA - 03.09.2019 KW - Industrielle Radiographie KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 AN - OPUS4-50522 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Nazarzadehmoafi, Maryam A1 - Yuan, Mingshuan A1 - Waske, Anja T1 - X-ray back scatter techniques for additive manufacturing N2 - X-ray back scatter imaging is rarely applied compared to classical X-ray projection imaging. More than 20 years ago the company Philips developed “COMSCAN”, a first application case for aircraft industry, which allowed even a depth resolution using back scatter imaging. The company AS&E in Boston offers back scatter imaging solutions for the security market. The principle is to scan the object with a highly collimated X-ray needle beam from one side only and to detect the backscattered radiation by a large area detector side by side with the collimation wheel. A new prototype is investigated at BAM for application and optimization in non-destructive testing. As modern industrial application field in-situ inspection in additive manufacturing is targeted. The accessibility of the printed part during the production process is very limited. This prevent the application of a two sided X-ray inspection or Computed Tomography, were an rotation of the object is required to acquire projections from 360 degrees. An important advantage for the X-ray back scatter technique are also the materials used in additive manufacturing (polymers, ceramics, light metals like Aluminum or Titanium). These materials with lower density and lower Z values give better scatter signals than metals with higher densities and Z values. The back scatter intensity decreases with increasing density and Z value of the material. But the requirements on spatial resolution and contrast sensitivity are more stringent for non-destructive testing of additive manufactured parts compared to the security area. In NDT sizes of indications smaller than 1 mm have to be detected clearly. The investigation of these limits on a state-of-the-art prototype for X-ray back scattering using rotating collimated X-ray needle beams is a part of the BAM project “ProMoAM”. The contribution shows first results of the optimization for NDT and the achieved application limits for several example cases. T2 - International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials CY - Portoroz, Slovenia DA - 17.09.2019 KW - Non-destructive testing KW - X-ray back scattering KW - Additive Manufacturing PY - 2019 AN - OPUS4-50523 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, Uwe A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Roth, H. A1 - Matern, D. A1 - Suppes, A. A1 - Schüller, S. A1 - Herlod, F. A1 - Kropas-Hughes, C. T1 - Prediction of the visibility of indications in X-ray computed tomography by the contrast detail diagram N2 - X-Ray Computed Tomography (CT) is applied in industry for flaw detection, flaw evaluation and dimensional measurement. This requires the correct CT system settings for sufficient visibility and detectability of flaws and structure elements. The visibility of indications for human observers on a monitor depends on the square root of the reconstructed flaw area (here pores with diameter < ½ inch) in the cross sectional 2D images, the Contrast to Noise Ratio (CNR) and the Modulation Transfer Function (MTF). This applies also to 2D-projections, meaning also to “normal” digital radiographs. The ASTM guide E 1441 describes three essential functions for prediction of the visibility of small circular indications in slice images of a 3D reconstruction or a 2D reconstruction. This is the Contrast Discrimination Function (CDF), the MTF (see also the revision of ASTM E 1695), and the Contrast Detail Dose (CDD) function. The prediction of the visibility of circular indications in reconstructed slice images can be determined from the Contrast Detail Dose function, which is the combination of CDF and MTF and a physiological factor c. The measurement procedures and formulas for the prediction of the detail visibility by CDD will be corrected, tested and verified by modelling and in a Round Robin Test with modern commercial 3D CT systems of different manufacturers. Conclusions will be reported and recommendations will be given for the correct psychological factor c and the consideration of the influence of artefacts, as e.g. cupping and scatter. T2 - International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials CY - Portoroz, Slovenia DA - 17.09.2019 KW - Nondestructive Testing KW - Computed Tomography KW - Visibility of Indications KW - Prediction from system parameters PY - 2019 AN - OPUS4-50524 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe T1 - Digitale industrielle Rdiographie im Anlagenbau N2 - Der Ersatz von Röntgenfilmen durch digitale Detektoren in der Zerstörungsfreien Prüfung im Anlagenbau wird seit 2013 durch neue ISO-Normen unterstützt. Nach der Erfolgsgeschichte der digitalen Photographie und der fast voll-ständigen Ablösung der Filmtechnik in der optischen Bilderfassung wird erwartet, dass sich der Übergang von der Filmradiographie zur digitalen Radiographie schnell vollzieht. Dieser Trend ist derzeit so noch nicht zu beobachten. Zur mobilen Prüfung wird in Europa immer noch vorrangig die Filmradiographie und nur teilweise die Computerra-diographie mit Speicherfolien eingesetzt. Im Bereich der stationären Prüftechnik haben sich die Matrixdetektoren (DDA) weitgehend durchgesetzt, wobei es auch hier noch alternative Detektoren wie Bildverstärker und Fluorosko-pe gibt. Mit Einführung der DIN EN ISO 17636-2 zur Schweißnahtprüfung wird seit 2013 erstmalig geregelt, wie man einen digitalen Detektor für die technische Radiographie auswählen soll, um im Vergleich zur Filmradiographie eine äquivalente Bildqualität zu erhalten. Essentielle Parameter bestimmen, ob die geforderte Bildgüte (Fehlernachweiß-empfindlichkeit) erreicht wird. Ein Überblick zeigt, welche Parameter für den praktischen Einsatz wichtig sind und wie sie ermittelt werden. Praktische Einsatzbeispiele im Anlagenbau werden diskutiert. T2 - 47. Sondertagung - Schweißen im Anlagenbau CY - Munich, Germany DA - 17.02.2019 KW - Industrielle Radiographie KW - Filmersatz KW - Normung KW - Bildqualitätsnachweis PY - 2019 UR - www.sondertagung.de AN - OPUS4-50525 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe T1 - Digitale industrielle Radiographie im Anlagenbau N2 - Der Ersatz von Röntgenfilmen durch digitale Detektoren in der Zerstörungsfreien Prüfung im Anlagenbau wird seit 2013 durch neue ISO-Normen unterstützt. Nach der Erfolgsgeschichte der digitalen Photographie und der fast vollständigen Ablösung der Filmtechnik in der optischen Bilderfassung wird erwartet, dass sich der Übergang von der Filmradiographie zur digitalen Radiographie schnell vollzieht. Dieser Trend ist derzeit so noch nicht zu beobachten. Zur mobilen Prüfung wird in Europa immer noch vorrangig die Filmradiographie und nur teilweise die Computerradiographie mit Speicherfolien eingesetzt. Im Bereich der stationären Prüftechnik haben sich die Matrixdetektoren (DDA) weitgehend durchgesetzt, wobei es auch hier noch alternative Detektoren wie Bildverstärker und Fluoroskope gibt. Mit Einführung der DIN EN ISO 17636-2 zur Schweißnahtprüfung wird seit 2013 erstmalig geregelt, wie man einen digitalen Detektor für die technische Radiographie auswählen soll, um im Vergleich zur Filmradiographie eine äquivalente Bildqualität zu erhalten. Essentielle Parameter bestimmen, ob die geforderte Bildgüte (Fehlernachweißempfindlichkeit) erreicht wird. Ein Überblick zeigt, welche Parameter für den praktischen Einsatz wichtig sind und wie sie ermittelt werden. Praktische Einsatzbeispiele im Anlagenbau werden diskutiert. T2 - 47. Sondertagung: Schweißen im Anlagen- und Behälterbau CY - Munich, Germany DA - 19.02.2019 KW - Industrielle Radiographie KW - Digitaler Filmersatz KW - Stand der Normung KW - Bildqualitätsnachweis PY - 2019 SN - 978-3-96144-055-9 VL - 350 SP - 19 EP - 22 PB - DVS Media CY - Düsseldorf AN - OPUS4-50526 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe A1 - Pittlik, A. T1 - Status of Digital RT Education in Germany considering ISO 9712:2012, the IAEA guidline on DIR and ISO/TS 25107.2:2019 N2 - Status Report on education of personnel for radiographic testing in Germany according to ISO 9712:2012, the IAEA Guideline and ISO/TS 25107 T2 - Seminar NDT Niva 3-Personell CY - Oslo, Norway DA - 11.11.2019 KW - Nondestructive Testing KW - Radiographic Testing KW - Personnel Education KW - Status in Germany KW - Requirements of Standards PY - 2019 AN - OPUS4-50527 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Jakubek, J. A1 - Uher, J. T1 - Neue Trends bei Photonen zählenden und Energie auflösenden Detektoren N2 - Die Technologie der hybriden Teilchen (oder Photonen) zählenden Bilddetektoren wurde seit mehr als 2 Jahrzehnten durch Institutionen wie das CERN (MediPix-/ TimePix-Chips) oder das Paul-Scherrer-Institut (Pilatus-/ Eiger-Chips) entwickelt. Die Ursprünge dieser Technologie kommen aus der Hochenergie-Physik mit ihren Beschleuniger-basierten Experimenten, bei denen ein zuverlässiger und rauschfreier Nachweis jedes ionisierten Teilchens gefordert wird. Eine Energieauflösung wird ebenfalls oft verlangr. Das ist auch in der klassischen Radiographie von Nutzen, so wurden diese Detektoren auch dafür optimiert. Neueste Photonen zählenden Detektoren besitzen folgende exzellenten Bildeigenschaften: rauschfreie Photonen-Detektion in einem hohen Dynamikbereich (SNR >2500 erreichbar), hohe räumliche Auflösung (bis zu 10 µm Pixelgröße), Energieschwellen bis zur vollen spektralen Auflösung und eine sehr hohe Geschwindigkeit (bis zu Tausenden Bildern pro Sekunde). Diese hybriden Detektoren können mit hochabsorbierenden Sensorschichten aus CdTe, CZT oder GaAs bestückt werden, um bildgebende Anwendungen mit Gamma- oder harten Röntgenstrahlen zu realisieren, in denen bisher Szintillator basierende Bilddetektoren dominierten (z.B. für NDT, SPECT, PET). Im Beitrag wird der erste wirklich große Photonen zählende Detektor mit CdTe und einer lückenlosen Detektionsfläche, die aus einer theoretisch unbegrenzten Anzahl von MediPix-/ TimePix-Modulen besteht, gezeigt. Die erste kommerzielle Version eines solchen Detektors hat eine Fläche von 7cm x7cm, 1,6 Megapixel und erfüllt die Anforderungen der Prüfklasse „B“ in der industriellen Radiographie. Die Energie auflösenden Fähigkeiten dieses Detektors erlauben eine „Farb-Radiographie“, in der verschiedene Materialien in verschiedene Farben dargestellt werden. Der 2. Teil dieses Beitrags stellt einen voll spektral auflösenden Gamma- und Röntgen-Bilddetektor mit dickem CdTe und 2,4 Megapixel vor, der auf TimePix3-Chips basiert und eine sehr hohe Ortsauflösung von ~10 µm erreicht. Die hohe Zeitauflösung von TimePix3 wird mit großem Nutzen für eine substantielle Verbesserung der erhaltenen Bilder und Spektren zur Unterdrückung interner Fluoreszenzstrahlung sowie Comptonstreuungsanteilen, die die Bildinformation verschmieren, verwendet. T2 - 18. Seminar der DGZfP zu aktuellen Fragen der Durchstrahlungsprüfung und des Strahlenschutzes CY - Kassel, Germany DA - 28.03.2019 KW - Radiographische Prüfung KW - Direktumwandelnde Detektoren KW - Energieauflösende Detektoren PY - 2019 AN - OPUS4-50528 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -