TY - CONF A1 - Metz, Christian A1 - Franz, Philipp A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Fischer, C. T1 - Zerstörungsfreie Charakterisierung der Alterung additiv gefertigter Kunststoffbauteile N2 - Es wurden mittels Fused Layer Modeling (FLM) Probekörper aus ABS und mittels Laser Sintering (LS) Probekörper aus PA 12 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. Die Erkenntnisse dienen für die Entwicklung einer Strategie für eine Qualitätskontrolle von additiv gefertigten Kunststoffteilen. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 - Zerstörungsfreie Materialprüfung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Additive Fertigung KW - Künstliche Bewitterung KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - additive manufacturing KW - Kunststoffe PY - 2019 AN - OPUS4-48331 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Mesnil, Olivier A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Boller, Christian T1 - Erstellung von Wellenzahlkarten zur Schadensquantifizierung auf Basis von geführten Ultraschallwellen N2 - Die Verwendung von Verbundwerkstoffen ist nicht nur mit den Vorteilen einer Gewichtsreduzierung und einer verbesserten strukturellen Leistung verbunden, sondern auch mit der Gefahr von kaum sichtbaren Impakt- oder Herstellungsschäden. Eine der vielversprechenden Methoden zur Erkennung und Charakterisierung solcher Schäden basiert auf der Ausbreitung und Analyse geführter Ultraschallwellen. Der multimodale und dispersive Charakter dieser Wellen erschweren jedoch die Analyse. Verschiedene Signalverarbeitungsmethoden wurden vorgeschlagen, um die Interpretation von Signalen und die Extraktion der notwendigen Informationen über den Schaden zu erleichtern. Eine davon ist die Erstellung einer Wellenzahlkarte. Die Wellenzahlkarte erlaubt es jeden Punkt in einer hochaufgelöste Wellenfeldaufnahme eine Wellenzahl zuzuordnen. Diese Methode ermöglicht sowohl die Quantifizierung der Größe als auch der Tiefe des Schadens. In diesem Beitrag wird diese Bildgebungsmethode auf delaminierte Aluminium-CFK-Verbundstrukturen angewendet. Solche Strukturen entsprechen den umwickelten Druckbehältern, die zur Speicherung von Gasen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie verwendet werden. Zunächst werden die numerischen Untersuchungen zur einfachen Delamination in unterschiedlicher Tiefe vorgestellt. Als nächstes wird die Analyse von experimentellen Ergebnissen von einer geschädigten Aluminium-CFK-Platte präsentiert. Das Ergebnis der Bildgebung ist eine dreidimensionale Darstellung, die sowohl die Größe als auch die Tiefe des Impakt-Schadens liefert. T2 - Doktorandenseminar "Geführte Wellen" CY - Delbrück, Germany DA - 21.10.2019 KW - Schaden Quantifizierung KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Geführte Wellen KW - Ultraschall KW - Impakt-Schaden PY - 2019 AN - OPUS4-49392 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Boller, Christian A1 - Prager, Jens T1 - Analysis of Guided Wave Propagation in a Multi-Layered Structure in View of Structural Health Monitoring N2 - Guided waves (GW) are of great interest for non-destructive testing (NDT) and structural health monitoring (SHM) of engineering structures such as for oil and gas pipelines, rails, aircraft components, adhesive bonds and possibly much more. Development of a technique based on GWs requires careful understanding obtained through modelling and analysis of wave propagation and mode-damage interaction due to the dispersion and multimodal character of GWs. The Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) is a suitable numerical approach for this purpose allowing calculation of dispersion curves, mode shapes and GW propagation analysis. In this article, the SBFEM is used to analyse wave propagation in a plate consisting of an isotropic aluminium layer bonded as a hybrid to an anisotropic carbon fibre reinforced plastics layer. This hybrid Composite corresponds to one of those considered in a Type III composite pressure vessel used for storing gases, e.g., hydrogen in automotive and aerospace applications. The results show that most of the wave energy can be concentrated in a certain layer depending on the mode used, and by that damage present in this layer can be detected. The results obtained help to understand the wave propagation in multi-layered structures and are important for further development of NDT and SHM for Engineering structures consisting of multiple layers. KW - Lamb waves KW - Composite KW - Ultrasonic Testing KW - Numerical Modelling KW - Pressure Vessels PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-494385 DO - https://doi.org/10.3390/app9214600 VL - 9 IS - 21 SP - 4600 PB - MDPI CY - 4052 Basel, Switzerland AN - OPUS4-49438 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, Christian T1 - Chemometrics for the analysis of cement-based materials N2 - The analysis of the chemical composition of cement-based materials like concrete is a crucial task in civil engineering. Concrete is a multi-phase material made of cement, water, aggregates, additives and admixtures. During the damage assessment of concrete structures, the external ingress of harmful species like chlorine, alkalis or sulfates needs to be determined. In order to provide a fast and precise analysis of concrete the application of LIBS offers unique possibilities as the technique can detect all elements at air atmosphere. To determine the condition of concrete, the information about the chemical composition, the ingress of harmful species as well as the evaluation of characteristic values like the used cement type or the type of aggregates are needed. This work presents the two-dimensional evaluation of concrete samples using LIBS and multivariate data analysis of atomic and molecular emission. For the evaluation of the main components different classification methods will be applied to identify the heterogeneity of the samples. With respect to their specific phase, different species will be quantified using multivariate regression (PLS) and important figures of merit will be presented. All results will be verified using Standard procedure of wet chemistry (XRF, potentiometric titration and ICP-OES). T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - Heterogeneous material KW - Chemometics KW - Cement KW - Concrete PY - 2019 AN - OPUS4-51838 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kowarik, Stefan A1 - Pithan, L. T1 - kowarik-labs/AI-reflectivity: v0.1 N2 - AI-reflectivity is a code based on artificial neural networks trained with simulated reflectivity data that quickly predicts film parameters from experimental X-ray reflectivity curves. This project has a common root with (ML-reflectivity)[https://github.com/schreiber-lab/ML-reflectivity] and evolved in parallel. Both are linked to the following publication: Fast Fitting of Reflectivity Data of Growing Thin Films Using Neural Networks A. Greco, V. Starostin, C. Karapanagiotis, A. Hinderhofer, A. Gerlach, L. Pithan, S. Liehr, F. Schreiber, S. Kowarik (2019). J. Appl. Cryst. For an online live demonstration using a pre-trained network have a look at github. KW - Artificial neural networks KW - X-ray reflectivity PY - 2019 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.3477583 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-51888 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Automated 2D chemical analysis of chloride content in concrete structures N2 - The application of a LIBS system is presented. A diode-pumped low energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer are used. A scanner allows the two-dimensional element mapping. For the quantitative analysis calibration of the system is carried out with reference samples in a concentration range of chlorine of 0.05 wt.% to 2.5 wt.%. To determine the 2D distribution of harmful elements (Cl, C), concrete cores were drilled, split and analyzed directly. By comparing the chloride ingress and the carbonation, the interaction of both processes can be visualized in one measurement that takes less than 10 minutes with a drill core of 50 mm x 100 mm. Results obtained were compared and verified with standard measurements. T2 - Concrete Solutions 2019 CY - Cluj Napoca, Romania DA - 30.09.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Fast quantitave chemical analysis of concrete using LIBS N2 - Overview of application of LIBS for the fast and automated quantitative chemical analysis of concrete. T2 - NDT-E Workshop CY - Berlin, Germany DA - 12.06.2019 KW - Sulphate KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage KW - Chloride KW - Mapping PY - 2019 AN - OPUS4-51704 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS for the analysis of concrete N2 - Special features and examples of using LIBS on concrete. T2 - Workshop on tandem LIBS/LA-ICP-MS CY - Berlin, Germany DA - 18.11.2019 KW - Mobile system KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage KW - Chloride KW - Sulphate KW - Mapping PY - 2019 AN - OPUS4-51710 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Mobile LIBS system for evaluation of concrete structures on site N2 - Features and application of a mobile LIBS system for evaluation of concrete structures on-site. T2 - EMSLIBS 2019 CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - On-site KW - LIBS KW - Concrete KW - Mapping KW - Evaluation PY - 2019 AN - OPUS4-51711 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS – Betonanalytik mir dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51673 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS – Betonanalytik mit dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 SP - 1 PB - InformationsZentrum Beton GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-51675 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholz, Philipp A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Joshi, Y. A1 - Gollwitzer, Christian A1 - Weidner, Steffen T1 - Microstructure of polymer-imprinted metal–organic frameworks determined by absorption edge tomography N2 - Mechanochemically synthesized metal–organic Framework material HKUST-1 in combination with acrylonitrile butadiene styrene polymer was used to form a polymer metal–organic framework composite material by a simple extruder. This composite filament was used for 3D printing. Xray diffraction measurements were used to prove the homogeneous distribution of the metal–organic framework in the polymer on a centimeter scale, whereas X-ray Absorption Edge Tomography using a synchrotron radiation source was able to evaluate the 3D distribution of the metal–organic framework material both in the filament and the resultant printed sample with a resolution of a few lm. Our very first data indicate that, apart from a few clusters having significantly higher Cu concentration, HKUST-1 is distributed homogeneously down to the 100 lm length scale in both polymer bulk materials in the form of clusters with a size of a few lm. Absorption Edge Tomography in combination with data fusion also allows for the calculation of the metal–organic framework amount located on the external polymer surface. KW - MOF KW - Polymer KW - AET PY - 2019 DO - https://doi.org/10.3139/146.111817 SN - 1862-5282 SP - 1 EP - 10 PB - Carl Hanser Verlag AN - OPUS4-49483 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Z., Zhang A1 - Ewert, Uwe A1 - Barrett, T. D. A1 - Bond, L. J. T1 - Paper Watermark Imaging using Electron and Low Energy X-ray Radiography N2 - Historians and librarians are interested in watermarks and mould surface patterns in historic papers, because they represent the “fingerprints” of antique papers. However, these features are usually covered or hidden by printing, writing or other media. Different techniques have been developed to extract the watermarks in the paper while avoiding interference from media on the paper. Beta radiography provides good results, but this method cannot be widely used because of radiation safety regulations and the long exposure times required due to weak isotope sources employed. In this work, two promising methods are compared which can be used to extract digital high-resolution images for paper watermarks and these are electron radiography and low energy X-ray radiography. For electron radiography a “sandwich” of a lead sheet, the paper object, and a film in a dark cassette, is formed and it is exposed at higher X-ray potentials (> 300 kV). The photoelectrons escaping from the lead sheet penetrate the paper and expose the film. After development, the film captures the watermark and mould surface pattern Images for the paper being investigated. These images are then digitized using an X-ray film digitizer. The film employed could potentially be replaced by a special type of imaging plate with a very thin protection layer to directly generate digital Images using computed radiography (CR). For the second method, a low energy X-ray source is used with the specimen paper placed on a digital detector array (DDA). This method directly generates a low energy digital radiography (DR) image. Both methods provide high quality images without interference from the printing media, and provide the potential to generate a “fingerprint” database for historical papers. There were nevertheless found to be differences in the images obtained using the two methods. The second method, using a low energy X-ray source, has the potential to be integrated in a portable device with a small footprint incorporating user safety requirements. Differences obtained using the two methods are shown and discussed. T2 - 45th Annual Conference on Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE) CY - Burlington, VT, USA DA - 15.07.2018 KW - X-ray Radiography KW - Paper watermark PY - 2019 SN - 978-0-7354-1832-5 DO - https://doi.org/10.1063/1.5099750 SN - 0094-243X VL - 2102 IS - 1 SP - 030004-1 EP - 030004-9 PB - American Institute of Physics AN - OPUS4-49922 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Metz, Christian A1 - Franz, Philipp A1 - Fischer, C. A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Active thermography for quality assurance of 3D-printed polymer structures N2 - Additively manufactured test specimens made of polyamide 12 (PA 12) by Laser Sintering as well as of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) by Fused Layer Modelling, were characterised with active thermography directly after manufacturing and after artificial weathering. For this, two different excitation methods (flash and pulse heating) were used and compared, regarding their suitability for the detection of constructed and imprinted defects inside the test specimens. To increase the quality of the thermograms, data processing methods like thermal signal reconstruction (TSR) and Fourier Transformation after TSR were applied. To further investigate the long-term stability of the additively manufactured test specimens towards environmental stress, like UV radiation, heat, humidity, water contact and frost with active thermography, an artificial weathering test over 2000 hours (~3 months) was applied to the specimens. The monitoring of the changes in the optical properties of the weathered plastics was supplemented by spectral reflectance and UV/VIS spectroscopy. KW - Additive manufacturing KW - Polymers KW - Artificial weathering KW - Active thermography KW - UV/VIS spectroscopy PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1080/17686733.2019.1686896 SN - 1768-6733 (Print) 2116-7176 (Online) VL - 18 IS - 1 SP - 50 EP - 72 PB - Taylor & Francis AN - OPUS4-49817 LA - eng 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 additiv gefertigter Kunststoffbauteile und ihres Alterungsverhaltens sowie zerstörende Prüfungen N2 - Es wurden Prüfkörper aus additiver Fertigung mittels Laser Sinter Verfahren (Polyamid 12, PA 12) und Fused Layer Modeling (Acrylnitril-Butadien-Styrol, ABS) sowie Prüfkörper aus dem Kunststoff-Spritzguss Verfahren (PA 12 und ABS) über 2000 Stunden künstlich bewittert. Vor, während und nach der Bewitterung erfolgte eine zerstörungsfreie Prüfung mittels Thermografie, optischer Mikroskopie und spektralen Methoden (UV/VIS-Spektroskopie und spektrale Reflexion), um den Alterungsfortschritt zu untersuchen und Schäden durch die künstliche Bewitterung sowie eingedruckte Defekte zu identifizieren und zu detektieren. Zusätzlich wurden zerstörende Zugprüfungen vorgenommen, welche mit einer IR-Kamera verfolgt wurden. Auf diese Weise konnten lokale Temperaturänderungen, hervorgerufen durch elastische sowie plastische Verformungen, zeitaufgelöst erfasst und ausgewertet werden. T2 - Sitzung des DGM Fachausschusses Polymerwerkstoffe CY - Würzburg, Germany DA - 14.11.2019 KW - Additive Fertigung KW - Thermografie KW - Kunststoffe KW - Zugprüfungen KW - Künstliche Bewitterung PY - 2019 AN - OPUS4-49820 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Greco, A. A1 - Starostin, V. A1 - Karapanagiotis, C. A1 - Hinderhofer, A. A1 - Gerlach, A. A1 - Pithan, L. A1 - Liehr, Sascha A1 - Schreiber, Frank A1 - Kowarik, Stefan T1 - Fast fitting of reflectivity data of growing thin films using neural networks N2 - X-ray reflectivity (XRR) is a powerful and popular scattering technique that can give valuable insight into the growth behavior of thin films. This study Shows how a simple artificial neural network model can be used to determine the thickness, roughness and density of thin films of different organic semiconductors [diindenoperylene, copper(II) phthalocyanine and alpha-sexithiophene] on silica from their XRR data with millisecond computation time and with minimal user input or a priori knowledge. For a large experimental data set of 372 XRR curves, it is shown that a simple fully connected model can provide good results with a mean absolute percentage error of 8–18% when compared with the results obtained by a genetic least mean squares fit using the classical Parratt formalism. Furthermore, current drawbacks and prospects for improvement are discussed. KW - Artificial neural networks KW - X-ray reflectivity PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-498997 DO - https://doi.org/10.1107/S1600576719013311 SN - 1600-5767 VL - 52 SP - 1342 EP - 1347 PB - Wiley AN - OPUS4-49899 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kowarik, Stefan A1 - Krebber, Katerina T1 - Smart materials and structures based on fiber optic sensing N2 - This talk gives an overview of basic techniques. Towards the end some applications of neural networks are discussed. T2 - BAM - IFW workshop CY - Berlin, Germany DA - 25.11.2019 KW - Artificial neural networks KW - Fiber optic sensing PY - 2019 AN - OPUS4-49901 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kowarik, Stefan A1 - Krebber, Katerina T1 - Neue Entwicklungen der Faseroptische Sensorik: von Infrastruktur-Monitoring zu neuronalen Netzen N2 - Der Vortrag gibt eine Einführung zu obigen Themen auf Niveau von Master Studierenden. T2 - TUM-Tag CY - BAM, Berlin, Adlershof DA - 19.06.2019 KW - Faseroptische Sensorik PY - 2019 AN - OPUS4-49902 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni A1 - Lange, A. A1 - Hentschel, M.P. A1 - Laquai, René T1 - Materialcharakterisierung mittels bildgebender Röntgenstreuverfahren N2 - Die herkömmliche Bildgebung mit Röntgenstrahlung beruht auf unterschiedlicher Absorption durch verschiedene Materialien im Volumen eines Körpers. Es entsteht ein "Massebild". Die hier vorgestellten Verfahren benutzen die Brechung und Beugung von Röntgenstrahlen, um innere Oberflächen oder die Molekulartextur von Materialien und Bauteilen abzubilden. Im Vortrag werden die entsprechenden Messtechniken an der BAM im Labormaßstab sowie an Großforschungseinrichtungen vorgestellt und anhand einiger Anwendungsbeispiele die zusätzlichen Informationen zur herkömmlichen Durchstrahlung diskutiert. T2 - 243. Sitzung DGZfP-Arbeitskreis Thüringen CY - Ilmenau, Germany DA - 11.04.2019 KW - Röntgenrefraktion KW - Röntgenbeugung KW - Diffraction Enhanced Imaging KW - Keramik KW - Polyethylen KW - Metall-Matrix-Komposit PY - 2019 AN - OPUS4-49859 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Trainingsworkshop Datenanalyse N2 - Wir laden zum Trainingsworkshop Datenanalyse ein. Angetrieben durch die Digitalisierung und die sogenannte Industrie 4.0 steigt die Erwartungshaltung gegenüber der Nutzung von Daten. Die Unsicherheit, Widersprüchlichkeit und Redundanz separat verarbeiteter einzelner Quellen soll durch die synergetische Zusammenführung heterogener Datensätze überwunden werden. Dabei steht der zunehmenden Aufgabenkomplexität eine ebenso zunehmende Verfügbarkeit an Daten und Analyseverfahren gegenüber. Der Workshop vermittelt ein konzeptionelles Verständnis für moderne Datenanalyseverfahren (Machine Learning (ML), Multivariate Statistik) und soll durch ein anschließendes Hands-On Training mit Python (https://www.python.org) einen einfachen Einstieg in die Thematik ermöglichen. Der Kurs richtet sich an den wissenschaftlichen Nachwuchs. T2 - Trainingsworkshop KDA: Schwerpunkt Machine Learning und Python CY - Berlin, Germany DA - 03.06.2019 KW - KDA Training KW - Data Analysis KW - Machine Learning PY - 2019 AN - OPUS4-49860 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bellon, Carsten T1 - Radiographic Simulator aRTist - Computer simulation for industrial Tomography N2 - aRTist is an easy-to-use and practical simulation tool to generate realistic radiographic images from CAD objects. A dedicated add-on module makes CT simulation easy (virtual computer tomography). Just choose the number of projections. Unlike in the practice, simulation can separately image the primary and scatter radiation. This allows studying the scattering artefacts in CT (gray-level variations in regions of homogeneous material). T2 - 5. Jenaer μCT-Workshop CY - Jena, Germany DA - 20.11.2019 KW - Vitual computer tomography simulation PY - 2019 AN - OPUS4-49826 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Wack, Y. A1 - Mook, G. T1 - Simulation of an instrumented ultrasonic test run with a rail inspection train N2 - Rail inspection performed by ultrasonic rail inspection trains is a complex and challenging process. A large number of variables and parameters given by the environment, the track and the testing-system have an influence on the overall performance of the inspection and the inspection result. Typically the parameter vary in a combination depending on the track condition. To evaluate the individual influence of each relevant variable, simulation tools can be used. Therefore the entire inspection process has to be transferred into a model using combined modelling techniques. The goal of this work is to model an instrumented ultrasonic test run with a rail inspection train with the parameters varied by a script over a virtually driven distance. T2 - 46th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation- QNDE 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Ultrasound KW - Rail inspection KW - Modelling KW - Simulation PY - 2019 VL - 2019 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-49839 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bente, Klaas A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Air-coupled ultrasonic sensors N2 - We present an overview of air-coupled ultrasonic transducers. T2 - Workshop BAM-IWF CY - Berlin, Germany DA - 25.11.2019 KW - Air-coupled transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics KW - Plasma PY - 2019 AN - OPUS4-49806 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Boehm, Rainer T1 - Phased Array und Imaging, zwei raumzeitliche Interferenzverfahren N2 - Phased-Array-Technik und Bildgebung mit Ultraschallwellen sind nach langer Entwicklungszeit inzwischen auf dem Weg zu allgemeiner Verbreitung. Daher bietet sich an, die verschiedenen Techniken und deren Begriffe wie z.B. Phased-Array, SAFT, TFM, FMC und Sparse-Array zusammenfassend in Beziehung zu setzen. All diesen Techniken liegt dieselbe Idee zu Grunde, nämlich durch gezielte Überlagerung von Ultraschallsignalen den gewünschten Effekt zu erreichen. Die verschiedenen Techniken werden kurz charakterisiert und neben den Unterschieden wird beschreiben, auf welche Weise bei all diesen Techniken das Phänomen der konstruktiven Interferenz jeweils genutzt wird. T2 - Ultraschall-Array-Technologien und ihre Anwendungen, Seminar des FA Ultraschallprüfung der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 04.11.2019 KW - Phased Array KW - Imaging KW - Synthetic Aperture Focusing Technique KW - Total Focusing Methode KW - Full Matrix Capture PY - 2019 UR - https://www.dgzfp.de/seminar/ultraschall# AN - OPUS4-49791 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Boehm, Rainer T1 - Phased Array und Imaging, zwei raumzeitliche Interferenzverfahren N2 - Phased-Array-Technik und Bildgebung mit Ultraschallwellen sind nach langer Entwicklungszeit inzwischen auf dem Weg zu allgemeiner Verbreitung. Daher bietet sich an, die verschiedenen Techniken und deren Begriffe wie z.B. Phased-Array, SAFT, TFM, FMC und Sparse-Array zusammenfassend in Beziehung zu setzen. All diesen Techniken liegt dieselbe Idee zu Grunde, nämlich durch gezielte Überlagerung von Ultraschallsignalen den gewünschten Effekt zu erreichen. Die verschiedenen Techniken werden kurz charakterisiert und neben den Unterschieden wird beschreiben, auf welche Weise bei all diesen Techniken das Phänomen der konstruktiven Interferenz jeweils genutzt wird. T2 - Ultraschall-Array-Technologien und ihre Anwendungen, Seminar des FA Ultraschallprüfung der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 04.11.2019 KW - Phased Array KW - Imaging KW - Synthetic Aperture Focusing Technique KW - Total Focusing Methode KW - Full Matrix Capture PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-497924 UR - https://www.dgzfp.de/seminar/ultraschall# SP - 1 EP - 20 PB - DGZfP AN - OPUS4-49792 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bulling, Jannis A1 - Gravenkamp, H. T1 - Comparison of different models for stress singularities in higher order finite element methods for elastic waves N2 - In this contribution, we present three models to capture singularities in combination with the Spectral Element Method. The first model, the continued-fraction-based Scaled Boundary Finite Element Method, the second model, a new approach based on enrichment with static modes, and the third model, which uses an hp-refinement near the singularity, are compared among each other and evaluated in terms of their respective efficiency and accuracy. T2 - GAMM 2019 CY - Wien, Austria DA - 18.02.2019 KW - Enriched finite element method KW - Scaled boundary finite element method PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/pamm.201900095 VL - 19 IS - 1 SP - 1 EP - 2 PB - Wiley-VHC AN - OPUS4-49794 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bulling, Jannis T1 - Simulation von Wechselwirkungen von geführten Wellen mit Fehlstellen N2 - In der Zerstörungsfreien Prüfung und der Zustandsüberwachung sind geführte Wellen von großem Interesse, um Fehlstellen zu finden und zu charakterisieren. Die Interaktion der Wellen mit den Fehlstellen kann dabei aufgrund ihrer Komplexität häufig nicht analytisch beschrieben werden. Dies macht numerische Programme neben Experimenten unabdingbar. Aufgrund der kleinen Wellenlänge im Verhältnis zur Bauteilgröße ist jedoch eine effiziente Simulation noch immer Teil der aktiven Forschung. Um die Effizienz der Simulationsalgorithmen zu steigern, ist es möglich, analytische Annahmen in die Finite Elemente Methode (FEM) zu integrieren. Beispiele für solche Methoden sind die Scaled Boundary Finite Element Method als ein semi-analytisches Verfahren und eXtended Finite Element Method. Diese beiden Möglichkeiten erlauben es, die Wechselwirkungen effizient zu simulieren. In diesem Beitrag werden verschiedene Wechselwirkungen und Auswertungsmöglichkeiten von geführten Wellen mit Fehlstellen vorgestellt. Hierbei liegt der Fokus auf linearen und nicht-linearen Effekten. Zunächst wird auf Modenkonversion eingegangen und der Frage nachgegangen, ob diese ausreicht, um einen Riss zu charakterisieren. Diese Untersuchungen motivieren dann ein inverses Verfahren, mit dem einige Parameter eines simulierten Risses in einer Folge von Simulationen wieder rekonstruiert werden. Ein zweiter Teil beschäftigt sich mit nicht-linearen Risseffekten. Diese Risseffekte erzeugen im allgemeinen höhere harmonische Wellen. Hier werden Ergebnisse und Filtermethoden zur Auswertung vorgestellt. T2 - Doktorandenseminar "Geführte Wellen" CY - Delbrück, Germany DA - 21.10.2019 KW - Singular stress KW - Enriched finite element method KW - Scaled boundary finite element method; Stress intensity factors PY - 2019 AN - OPUS4-49798 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Mesnil, Olivier A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Boller, Christian T1 - Damage Quantification in Aluminium-CFRP Composite Structures using Guided Wave Wavenumber Mapping N2 - The use of composite materials is associated not only with the advantages of weight reduction and improved structural performance but also with the risk of barely visible impacts or manufacturing damages. One of the promising techniques for the detection and characterisation of such damages is based on ultrasonic guided wave propagation and analysis. However, the multimodal nature and dispersive behaviour of these waves make their analysis difficult. Various signal processing techniques have been proposed for easier interpretation of guided wave signals and extraction of the necessary information about the damage. One of them is the wavenumber mapping which consists of creating a cartography of the wavenumber of a propagating mode over an inspected area, using a dense wavefield acquisition measured for example with a scanning laser Doppler vibrometer. This technique allows both the quantification of the in-plane size and the depth of damage, for example, impact-induced delamination in composite laminates. In this contribution, wavenumber mapping is applied to a delaminated aluminium-CFRP composite structure which corresponds to composite-overwrapped pressure vessels used for storing gases in aerospace and automotive industries. The analysis of experimental data obtained from measurements of guided waves propagating in an aluminium-CFRP composite plate with impact-induced damage is performed. The output of the imaging is a three-dimensional representation of the delamination induced by the impact. Good agreement between conventional ultrasonic testing and guided wave damage mapping can be found. T2 - 11th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Paris Saclay, France DA - 13.11.2019 KW - Damage assessment KW - Lamb waves KW - Multilayered structures KW - Wavefield analysis KW - Impact damage PY - 2019 AN - OPUS4-49662 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Mesnil, Olivier A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Boller, C. T1 - Damage Quantification in Aluminium-CFRP Composite Structures using Guided Wave Wavenumber Mapping N2 - The use of composite materials is associated not only with the advantages of weight reduction and improved structural performance but also with the risk of barely visible impacts or manufacturing damages. One of the promising techniques for the detection and characterisation of such damages is based on ultrasonic guided wave propagation and analysis. However, the multimodal nature and dispersive behaviour of these waves make their analysis difficult. Various signal processing techniques have been proposed for easier interpretation of guided wave signals and extraction of the necessary information about the damage. One of them is the wavenumber mapping which consists of creating a cartography of the wavenumber of a propagating mode over an inspected area, using a dense wavefield acquisition measured for example with a scanning laser Doppler vibrometer. This technique allows both the quantification of the in-plane size and the depth of damage, for example, impact-induced delamination in composite laminates. In this contribution, wavenumber mapping is applied to a delaminated aluminium-CFRP composite structure which corresponds to composite-overwrapped pressure vessels used for storing gases in aerospace and automotive industries. The analysis of experimental data obtained from measurements of guided waves propagating in an aluminium-CFRP composite plate with impact-induced damage is performed. The output of the imaging is a three-dimensional representation of the delamination induced by the impact. Good agreement between conventional ultrasonic testing and guided wave damage mapping can be found. T2 - 11th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Paris Saclay, France DA - 13.11.2019 KW - Damage assessment KW - Lamb waves KW - Multilayered structures KW - Wavefield analysis KW - Impact damage PY - 2019 SP - 33 AN - OPUS4-49663 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Johann, Sergej A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Bell, Jérémy A1 - Mansurova, Maria A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Semi-automatic Gas Measurement Device Based on Fluorescent Multi-gas Sensors N2 - This paper describes the development of a semi-automatic gas measurement device presenting potentially a broad range of applications, noteworthy in the agricultural sector. Non-reversible fluorescent molecular sensors were designed and syn-thesized. Upon, integration into a hydrogel matrix with an optimal ratio of co-solvents, the sensors reacting selectively to ammonia were illuminated by excitation light to produce a concentration-correlated fluorescence emission. An automated mechanical-elec-trical device initiates a given gas mixture and thus simulates con-centrations similar to a threshold value. The aim of this project is to develop a sensor or a low-cost method which can monitor low concentrations of harmful gases and aid in their elimination or regulation in livestock housing, barns or stables. T2 - IEEE Sensors 2019 CY - Montreal, Canada DA - 27.10.2019 KW - gas analysis KW - fluorescence KW - embedded sensor KW - spectroscopy KW - environment KW - agricultural economy PY - 2019 SN - 978-1-7281-1634-1 SP - 88 EP - 92 PB - IEEE AN - OPUS4-49506 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Powierza, Bartosz A1 - Gollwitzer, C. A1 - Wolgast, D. A1 - Staude, A. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Fully experiment-based evaluation of few digital volume correlation techniques N2 - Digital Volume Correlation (DVC) is a powerful set of techniques used to compute the local shifts of 3D images obtained, for instance, in tomographic experiments. It is utilized to analyze the geometric changes of the investigated object as well as to correct the corresponding image misalignments for further analysis. It can therefore be used to evaluate the local density changes of the same regions of the inspected specimens, which might be shifted between measurements. In recent years, various approaches and corresponding pieces of software were introduced. Accuracies for the computed shift vectors of up to about 1‰of a single voxel size have been reported. These results, however, were based either on synthetic datasets or on an unrealistic setup. In this work, we propose two simple methods to evaluate the accuracy of DVC-techniques using more realistic input data and apply them to several DVC programs. We test these methods on three materials (tuff, sandstone, and concrete) that show different contrast and structural features. KW - DVC KW - Finite-element analysis KW - Image processing KW - Stress strain relations KW - Computed tomography PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1063/1.5099572 SN - 1089-7623 VL - 90 IS - 11 SP - 115105 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-49671 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Bertovic, Marija A1 - Rosenthal, Martina A1 - Pavlovic, M. A1 - Bartsch, L. A1 - Muhs, V. A1 - Holstein, R. T1 - Zuverlässigkeitsbetrachtungen bei der Ultraschallprüfung von Radsatzwellen im Ausbildungsbetrieb N2 - Im Rahmen der UT1-M1 Ausbildung im Ausbildungszentrum Wittenberge der DGZfP wurden statistische Untersuchungen am Beispiel der Radsatzwellenprüfung mit Testradsatzwellen durchgeführt. Diese Untersuchungen hatten zum Ziel, die wesentlichen Einflussparameter bei der Prüfung auf das Prüfergebnis zu evaluieren. Dabei wurde unter anderem die intrinsische Fähigkeit des Prüfverfahrens zum Auffinden verschiedener Reflektorgeometrien ermittelt. Die Ergebnisse der Handprüfung wurden mit Ergebnissen mechanisierter Prüfungen verglichen. Im Rahmen der Zuverlässigkeitsbetrachtung wurden die Probability of Detection (POD) und die Nachweisgrenzen ermittelt. Ziel dieser Arbeit war es auch, menschliche und organisatorische Einflussfaktoren auf die Ultraschall-Handprüfung von Radsatzwellen zu identifizieren, um Empfehlungen zur Optimierung der Ausbildung auszuarbeiten. Dazu wurden prüfungsbezogene Risiken in der Praxis mittels Fehlzustandsart- und –auswirkungsanalyse (FMEA) analysiert sowie von den Prüfern empfundene Probleme während der Ausbildung und in der Praxis mittels Fragebogen identifiziert. Die Ergebnisse der FMEA haben gezeigt, dass während des gesamten Prozesses Fehler auftreten können, für die Gegenmaßnahmen getroffen und implementiert werden sollten. Aus den Hinweisen und Erkenntnissen wurden einige Empfehlungen zur Optimierung der Ausbildung erarbeitet. T2 - DGZfP DACH Tagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Zuverlässigkeit KW - Wellenprüfung KW - Ultraschall PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-496783 VL - 2019 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-49678 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Berthold, J. A1 - Vrana, J. A1 - Heckel, Thomas A1 - Kanzler, D. A1 - Jatzlau, P. A1 - Große, C. T1 - Modellgestützte Bestimmung der Auffindwahrscheinlichkeit (POD) von Reflektoren bei der Ultraschallprüfung großer Schmiedeteile N2 - Bruchmechanische Untersuchungen werden zur Vorhersage der Lebensdauer und der Wartungszyklen benutzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass auch Objekte ohne detektierte Anzeigen Materialfehler mit einer Reflektivität kleiner der Nachweisgrenze aufweisen können. Keine detektierte Anzeige bedeutet daher für Bauteilauslegung, dass sie eine konservative Annahme machen müssen: es wird angenommen, dass das Bauteil Materialfehler in Größe der Nachweisgrenze enthält. Dies macht die Nachweisgrenze zu dem die Lebensdauer limitierenden Faktor. Bei probabilistischen Methoden wird zusätzliches Wissen, wie Zuverlässigkeit und Fehlerauffindwahrscheinlichkeiten bei der zerstörungsfreien Prüfung mit in die Berechnung einbezogen, um zu konservative Annahmen zu vermeiden. Ziel ist es eine Model-Assisted-POD aufzubauen mit der die reale volumetrische Ultraschallprüfung großer Schmiedeteile nachgebildet werden kann. Die resultierende POD soll im Weiteren in bruchmechanischen Betrachtungen Verwendung finden. In vorangegangenen Arbeiten [Preißel2015] wurde dazu der Einfluss des Prüfrasters nach der DGZfP-Richtlinie US 07:2014 auf die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (parametrisch) simulativ betrachtet und die Simulationstechnik experimentell validiert. In diesem Paper werden die Ergebnisse von Preißel überprüft und um eine Prüfraster-Summen-POD, die das Szenario der realen Bauteilprüfung beschreibt, erweitert. Zudem wird eine experimentell validierte, simulative, nicht-parametrische POD für schrägliegende Defekte aufgebaut. Schließlich werden erste Untersuchungen zur Defektmorphologie vorgestellt. Diese Arbeit ist im Rahmen eines Studenten-Stipendiums der DGZfP entstanden. T2 - DGZfP DACH Tagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Schmiedeteile KW - POD KW - Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-496796 UR - http://www.ndt.net/?id=24529 VL - 24 IS - 8 SP - 1 EP - 12 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-49679 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Boehm, Rainer A1 - Mook, G. T1 - Ultrasonic rail inspection with array probes N2 - For more than 60 years ultrasonic rail inspection is used as non-destructive testing method to ensure the safe operation of rail tracks. Constantly increasing traffic density and heavy loads have been the motor for the development of new test equipment from handheld devices to rail inspection trains. (Krull 2003)Up to the present most of the system solutions feature conventional ultrasonic transducers housed in wheel-type and slide-type probes. Different tasks have to be carried out during an in-service inspection for flaws in the rail head, rail web and rail foot as well as rolling contact fatigue (Heckel 2018). The more tasks the inspection system has to perform, the more probes are needed. Compared against standard ultrasonic testing methods the application of array probes offers advantages and flexibility by the electronic steering possibilities to control the transmitted and received sound fields. This allows to increase functionality by software while decreasing the number of probes needed in hardware in parallel. One drawback in application of phased array probes is that the repetition frequency of the subsequent measurements will be reduced by the number of virtual probe functions each phased array probe has to perform. This may limit the range of use for phased array probes in high speed applications. To overcome these limits special designs for array probes and signal processing are necessary. T2 - Railway Engineering 2019 CY - Edinburgh, UK DA - 03.07.2019 KW - High speed KW - Ultrasound KW - Rail inspection KW - Phased array probes PY - 2019 VL - 2019 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-49680 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Boehm, Rainer A1 - Mook, G. T1 - Ultrasonic Rail inspection with array Probes N2 - For more than 60 years ultrasonic rail inspection is used as non-destructive testing method to ensure the safe operation of rail tracks. Constantly increasing traffic density and heavy loads have been the motor for the development of new test equipment from handheld devices to rail inspection trains. (Krull 2003)Up to the present most of the system solutions feature conventional ultrasonic transducers housed in wheel-type and slide-type probes. Different tasks have to be carried out during an in-service inspection for flaws in the rail head, rail web and rail foot as well as rolling contact fatigue (Heckel 2018). The more tasks the inspection system has to perform, the more probes are needed. Compared against standard ultrasonic testing methods the application of array probes offers advantages and flexibility by the electronic steering possibilities to control the transmitted and received sound fields. This allows to increase functionality by software while decreasing the number of probes needed in hardware in parallel. One drawback in application of phased array probes is that the repetition frequency of the subsequent measurements will be reduced by the number of virtual probe functions each phased array probe has to perform. This may limit the range of use for phased array probes in high speed applications. To overcome these limits special designs for array probes and signal processing are necessary. T2 - Railway Engineering 2019 CY - Edinburgh, UK DA - 03.07.2019 KW - High speed KW - Ultrasound KW - Rail inspection KW - Phased array probes PY - 2019 AN - OPUS4-49681 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska T1 - Acoustic Emission Monitoring of materials, production processes, infrastructures N2 - Acoustic Emission testing is a usable tool for failure Analysis of materials as well as to monitor infrastructurs or production processes. T2 - 5th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - Acoustic Emission (AE) KW - Laser Metal Deposition (LMD) KW - Pipeline KW - NDT Monitoring PY - 2019 AN - OPUS4-49696 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija T1 - Human-Related Risks in the Non-Destructive Testing (NDT) of Hollow Railway Axles: Implications for the Education and Training of the NDT Personnel N2 - Non-destructive testing (NDT) is a major contributor to the safe railway operation. Even though NDT reliability in railway maintenance is affected by human factors, there are only just a few studies published in this field so far. Education and training of the NDT personnel are some of the most important drivers of safe and reliable NDT. Continuously improving current practices and tools used for educational purposes can be achieved not only through technical con¬tent, but also through the attention to human factors. The aim of this study was to deepen the understanding of possible human-related risks in the manual ultrasonic inspection of the hollow railway axles and to suggest measures to improve the education and training of the NDT person¬nel. This was achieved by means of Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) carried out with eight NDT experts and by a survey of 27 experienced inspectors. The results show that failures can happen throughout the entire NDT process. Prevention of those failures could be improved through the optimization of the organization, technology, documentation and regulations, working conditions and the general process, and through the optimization of the formal education and training. Specialized training of the executives, extended training of the supervisors and the inspectors and improvement of the inspection documentation have been suggested. The study also showed potential for the improvements of the inspection in the field. T2 - 29th European Safety and Reliability Conference CY - Hannover, Germany DA - 22.09.2019 KW - Human Factors KW - Non-Destructive Testing KW - NDT KW - Education KW - Training KW - Failure Modes and Effects Analysis KW - Railway KW - Axle Inspection KW - Ultrasonic Testing KW - Reliability PY - 2019 SN - 978-981-11-2724-3 DO - https://doi.org/10.3850/978-981-11-2724-3_1058-cd SP - 294 EP - 300 PB - Research Publishing CY - Singapore AN - OPUS4-49733 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wasmer, Paul A1 - Bulling, Jannis A1 - Gravenkamp, H. A1 - Prager, Jens T1 - Acoustic-structure interaction in the Scaled Boundary Finite Element Method for primsatic geometries N2 - Due to the short wavelength compared to the dimensions of the structure, the simulation of ultrasonic waves is still a challenging task. A numerical method well suited for this purpose is the semi-analytical Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). When applying this method, only the boundary of a computational domain is discretized using finite elements, while the interior is described by an analytical ansatz. Hence, the number of degrees of freedom is reduced significantly compared to the classical Finite Element Method (FEM). In recent years, a particular formulation of the SBFEM for the simulation of ultrasonic guided waves was developed. The method constitutes an efficient algorithm for prismatic structures of arbitrary length, such as plates, pipes, or beams. Wave propagation phenomena in such structures can be modeled for isotropic and anisotropic inhomogeneous waveguides. Even though the method is an efficient tool for the simulation of guided waves in solid media, a reliable model for the simulation of acoustic wave propagation in fluids as well as acoustic-structure interaction in terms of SBFEM is still missing. In principle, the fluid can be described by a displacement-based formulation and thus be implemented in existing SBFEM algorithms for solid bodies. However, due to the discretization with classical finite elements, spurious modes occur, which cannot be separated from the physical modes straightforwardly. The spurious modes can be suppressed using a penalty parameter. Although very accurate results were achieved for some problems, this procedure has been proven unreliable for certain cases. For this reason, we propose a different approach in this contribution. We employ a pressure model to simulate the acoustic behavior of fluids. The implementation of the pressure model results in a higher effort due to the necessity of incorporating coupling terms, but it presents a stable alternative without spurious modes. The accuracy of the method is demonstrated in comparison with analytical solutions and results obtained using the FEM. T2 - GACM 2019 CY - Kassel, Germany DA - 28.08.2019 KW - Scaled Boundary Finite Element Method KW - Guided Waves KW - Ultrasound KW - Acoustic-Structure Interaction PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-497364 UR - https://www.upress.uni-kassel.de/katalog/abstract.php?978-3-7376-5093-9 SN - 978-3-86219-5093-9 DO - https://doi.org/10.19211/KUP9783737650939 SP - 347 EP - 350 AN - OPUS4-49736 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija T1 - Human-related risks in the nondestructivetesting (NDT) of hollow railway axles: implications for the education and training of the NDT personnel N2 - Non-destructive testing (NDT) is a major contributor to the safe railway operation. Even though NDT reliability in railway maintenance is affected by human factors, there are only just a few studies published in this field so far. Education and training of the NDT personnel are some of the most important drivers of safe and reliable NDT. Continuously improving current practices and tools used for educational purposes can be achieved not only through technical content, but also through the attention to human factors. The aim of this study was to deepen the understanding of possible human-related risks in the manual ultrasonic inspection of the hollow railway axles and to suggest measures to improve the education and training of the NDT personnel. This was achieved by means of Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) carried out with eight NDT experts and by a survey of 27 experienced inspectors. The results show that failures can happen throughout the entire NDT process. Prevention of those failures could be improved through the optimization of the organization, technology, documentation and regulations, working conditions and the general process, and through the optimization of the formal education and training. Specialized training of the executives, extended training of the supervisors and the inspectors and improvement of the inspection documentation have been suggested. The study also showed potential for the improvements of the inspection in the field. T2 - 29th European Safety and Reliability Conference CY - Hannover, Germany DA - 22.09.2019 KW - Human Factors KW - Non-Destructive Testing KW - NDT KW - Education KW - Training KW - Failure Modes and Effects Analysis KW - Railway KW - Axle Inspection KW - Ultrasonic Testing KW - Reliability PY - 2019 AN - OPUS4-49729 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Wack, Yannick A1 - Mook, G. T1 - Simulation von mechanisierten Eisenbahnschienenprüfungen mit Ultraschall N2 - Bei der mechanisierten Prüfung von verlegten Eisenbahnschienen mit Schienenprüfzügen werden große Prüfdatenmengen mit einer komplexen Prüfkopfanordnung in kurzer Zeit bei hohen Prüfgeschwindigkeiten aufgenommen. Der Typ und der Zustand des Gleises kann während der Prüfung in schnellem Wechsel streckenabhängig variieren, z.B. unterschiedliche Schienentypen oder Abnutzung sowie beim Durchfahren von Weichenstraßen. Der logistische Aufwand diese Prüfung insgesamt durchzuführen ist dabei sehr hoch und eine Wiederholung der Prüfung in einem kurzen Zeitintervall nicht möglich. Es werden während der Prüfdatenaufnahme bereits Datenreduktionsverfahren, Rekonstruktionsverfahren und Online-Parametervariationen eingesetzt, um die Ergebnisdaten zum einen in Ihrer Menge zu begrenzen zum anderen auf die lokalen Geometrie- und Zustandsänderungen des Prüfobjektes Schiene zu reagieren. Im Regelwerk EN 16729-1 „Zerstörungsfreie Prüfung an Schienen im Gleis -Teil 1: Anforderungen an Ultraschallprüfungen und Bewertungsgrundlagen“ werden Bezugsreflektoren definiert, um die Leistung automatisierter Ultraschallsysteme für die Schienenprüfung zu verifizieren. Um die Einflüsse der komplexen Randbedingungen der mechanisierten Schienenprüfung auf das Prüfergebnis evaluieren zu können, wurde ein Softwarewerkzeug erarbeitet, mit dem eine Prüffahrt auf einer Schiene simuliert werden kann. Basierend auf der Datenaufnahme mit dem Glassy-Rail-Diagramm können alle relevanten Prüfparameter und Artefakte in Schienen sowie Störeinflüsse bei der Simulation berücksichtigt werden. T2 - DGZfP DACH Tagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Eisenbahnschienen KW - Simulation KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall PY - 2019 AN - OPUS4-49682 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Bertovic, Marija A1 - Rosenthal, Martina A1 - Pavlovic, M. A1 - Bartsch, L. A1 - Muhs, V. A1 - Holstein, R. T1 - Zuverlässigkeitsbetrachtungen bei der Ultraschallprüfung von Radsatzwellen im Ausbildungsbetrieb N2 - Im Rahmen des UT1 E W im Ausbildungszentrum Wittenberge der DGZfPwurden statistische Untersuchungen am Beispiel der Radsatzwellenprüfung mit Testradsatzwellen durchgeführt. Diese Untersuchungen hatten zum Ziel, die wesentlichen Einflussparameter bei der Handprüfung auf das Prüfergebnis zu evaluieren. Im Rahmen der Zuverlässigkeitsbetrachtung wurden die ProbabilityofDetection(POD) und die Nachweisgrenzen ermittelt.Die durchgeführte Studie zeigt, dass die Bewertung der gesamten Zuverlässigkeit der ZfP komplex ist. Dieses verlangt eine detaillierte Versuchsplanung und die Einbeziehung von unterschiedlichen Faktoren, von den Anwendungsparametern bis hin zu den komplexen menschlichen und organisatorischen Faktoren. Die im Rahmen der Studie ermittelten Ergebnisse lassen aufgrund der geringen Anzahl an Testreflektoren keine allgemeingültige Übertragung auf beliebige Korbbogen-geometrienund Reflektorgeometrienzu. T2 - DGZfP DACH Tagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ausbildung KW - Wellenprüfung KW - Ultraschall KW - Zuverlässigkeit KW - POD PY - 2019 AN - OPUS4-49683 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Wack, Yannick A1 - Mook, G. T1 - Simulation of an instrumented ultrasonic test run with a rail inspection train N2 - Rail inspection performed by ultrasonic rail inspection trains is a complex and challenging process. A large number of variables and parameters given by the environment, the track and the testing-system have an influence on the overall performance of the inspection and the inspection result. Typically the parameter vary in a combination depending on the track condition. To evaluate the individual influence of each relevant variable, simulation tools can be used. Therefore the entire inspection process has to be transferred into a model using combined modelling techniques. The goal of this work is to model an instrumented ultrasonic test run with a rail inspection train with the parameters varied by a script over a virtually driven distance. T2 - 46th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation- QNDE 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Simulation KW - Ultrasound KW - Rail inspection KW - Modelling PY - 2019 AN - OPUS4-49684 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas T1 - Akustische und elektromagnetische Prüfverfahren für verlegte Eisenbahnschienen N2 - In diesem Vortrag werden die aktuellen Techniken für die angewandte mechanisierte Schienenprüfung dargestellt und Perspektiven für die Zukunft der handgeführten und fahrzeuggeführten Prüftechnik aufgezeigt. Insbesondere wird hier die bildhafte Darstellung, der zusätzliche Nutzen von Arraysensoren sowie die Möglichkeiten der Simulation von Schienenfehlern vorgestellt. T2 - ZfP-Prüfertag 2019 im RB Südost CY - Halle, Germany DA - 13.11.2019 KW - Arraysensoren KW - Mechanisierte Schienenprüfung KW - Ultraschall KW - Wirbelstrom KW - Simulation PY - 2019 AN - OPUS4-49687 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Boehm, Rainer T1 - TFM und FMC für die bildgebende Ultraschallprüfung mit Arrays N2 - Im Rahmen des Vortrages wird das Verfahren zur Total Focussing Methode (TFM) auf Basis des Full Matrix Captures (FMC) für Ultraschallarrayprüfköpfe erläutert und die Möglichkeiten der Anwendung für die Prüfung von Gussteilen diskutiert. Der Stand der Normung im Bereich Guss wird diskutiert. T2 - Sitzung des Fachausschusses Eisenguss des BDG CY - Berlin, Germany DA - 12.09.2019 KW - Standardisierung KW - Array KW - Ultraschall KW - TFM KW - MFC KW - Guss PY - 2019 AN - OPUS4-49688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Alhadad, Mohamad Saddik T1 - Entwicklung und Validierung eines luftgekoppelen Impakt-Echo-Messverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - Die steigende Nachfrage von zerstörungsfreien Prüfverfahren, welche die Zeitinvestition verbessern und eine kontinuierliche Messung ermöglichen, erfordert die Entwicklung des luftgekoppltes Impakt-Echo-Messverfahrens. Diese Entwicklung kann durch die fluidische Anregung ermöglicht werden. Das Ziel dieser vorliegenden Arbeit war der Aufbau einer Messapparatur, die auf Schnelligkeit setzt und kontinuierlich misst. Nach der Durchführung der fluidischen Anregung wurden mit Hilfe eines Laservibrometers die Daten aufgenommen. Zur Analysierung der auf diese Weise erhobenen Messwerte wurden sie mittels der Fast-Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert. Für den Zweck der Validierung wurden Zylinder-Probekörper und Platten-Probekörper wurden verwendet. Die Messungen an den Zylinder-Probekörpern lieferten erfolgreiche Ergebnisse, während die Messungen an den Platten-Probekörpern weitere Untersuchung und Entwicklung benötigten werden. KW - Bauwesen KW - Delamination KW - Kontaktloses Impakt-Echo KW - Dickenbestimmung PY - 2019 SP - 1 EP - 87 CY - Berlin AN - OPUS4-50320 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik T1 - Electromagnetic testing for additive manufacturing N2 - With rising popularity and availability of additive manufacturing (AM), companies mainly in the aerospace sector, set high requirements on quality control of AM parts, especially produced with selective laser melting (SLM). Since it was shown that those parts are prawn to flaws like pores or cracks, every part needs to be tested. Therefore, NDT Methods, like eddy current testing (ET), could help to characterize SLM parts. Research on ET has shown, that offline ET with high spatial resolution MR (magneto resistive) sensor arrays is possible and that flaws as small as 50 µm could be detected while significantly reducing testing time. A first approach on automated online ET method for testing SLM parts is proposed in this contribution. T2 - IIW 2019 CY - Bratislava, Slovakia DA - 08.07.2019 KW - Additive manufacturing KW - Giant magneto resistance KW - Online monitoring KW - Eddy current testing PY - 2019 AN - OPUS4-50244 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik A1 - Pohl, Rainer A1 - Thewes, R. T1 - Hochauflösende Wirbelstromprüfung in der additiven Fertigung N2 - In den letzten Jahren wurden enorme Fortschritte bei der additiven Fertigung erzielt. So sind heutzutage industrielle Kleinserienfertigungen mit den 3D-Druckverfahren wirtschaftlich und konkurrenzfähig. Allerdings ist der Einsatz in Bezug auf sicherheitsrelevante Komponenten noch nicht vollumfänglich möglich. Grund hierfür sind die Materialeigenschaften 3D-gedruckter Komponenten, welche sich von den Eigenschaften konventionell gefertigter Materialien unterscheiden (Variationen im Gefüge, der Härte usw.). Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist der Einsatz geeigneter online-Prüfverfahren zur Qualitätssicherung. Diese befinden sich –abgesehen von kamerabasierten Verfahren– aber noch im Entwicklungsstadium. Bei metallischen Werkstoffen stellt die Wirbelstromprüfung ein geeignetes Verfahren zur lagenweisen Online-Überprüfung des Fertigungsprozesses dar. Der Beitrag gibt einen Überblick über die derzeitige Patentlage sowie den Stand der Forschung zum Einsatz der Wirbelstromprüfung beim 3D-Druck metallischer Komponenten. Am Beispiel des pulverbasierten SLM-Verfahrens (selective laser melting; selektives Laserschmelzen) werden zudem Arbeiten der BAM und erste Ergebnisse einer angepassten Wirbelstromtechnik unter Verwendung von GMR-Sensoren (giant magneto resistance) vorgestellt. Hier wird das Ziel verfolgt, hochauflösend kleinste Fehler und Poren (im Bereich ≈100 µm) in der Oberfläche zu detektieren und durch lagenweises Abrastern einen 3D-Datensatz für die Qualitätskontrolle zu erstellen. Schließlich soll das System in der Lage sein, aktiv in den Fertigungsprozess einzugreifen, wodurch entweder die Produktion fehlerhafter Bauteile gestoppt wird oder durch geeignete Maßnahmen Fehler ausgeheilt werden. T2 - Wirbelstromprüfung – Aktuelle Anwendungen und Entwicklungen CY - Celle, Germany DA - 10.09.2019 KW - Additive Fertigung KW - Wirbelstromprüfung KW - Onlinemonitoring KW - Riesenmagnetwiderstand KW - GMR PY - 2019 AN - OPUS4-50245 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Millar, Steven A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Wilsch, Gerd T1 - Determination of total chloride content in cement pastes with laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) N2 - The presented work discusses the accuracy of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) in determining the total chloride content in cement pastes. LIBS as an emission spectroscopy method is used to detect simultaneously several elements present in cement-based materials. By scanning surfaces the variability in the spatial distribution of elements can be visualised. However, for a quantification of the results, studies are necessary to characterise possible influences due to the wide variation of the chemical compositions in which cement can occur. It is shown how the calibration can be done, how the calibration samples were produced, and which statistical parameters are necessary to describe the precision of the regression. The performance of LIBS is estimated by detecting chloride in validation samples. Therefore, 55 samples and 7 ets with changing mix ompositions were produced. The presented study deals with possible influences of different mix compositions, ncluding different cations of chloride, varying w/c-ratios and the artial replacement of Portland cement with last furnace slag (50% BFS) and limestone (30% LS). Comparing the LIBS results with otentiometric titration, n accuracy of±0.05 wt%/total has been determined. KW - Spectroscopy KW - LIBS KW - Chloride KW - Quantification KW - Cement PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.12.001 SN - 0008-8846 VL - 117 IS - March SP - 16 EP - 22 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-47059 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhua, L A1 - Ewert, Uwe A1 - Xianga, X. A1 - Pengc, Y. A1 - Wanga, X. T1 - Synchrotron phase-contrast CT to segment the structure boundaries of a TRISO-coated particle N2 - Tri-structural Isotropic (TRISO)-coated particle is the fission energy source and the first safety barrier in high temperature gas-cooled reactors (HTGRs). The integrity of TRISO particle should be carefully tested before operation because the shape may affect the failure possibility of the particles, leading to increased risk of fission product release. Due to the large difference in density between the kernel and the coating layers in TRISO particles, traditional X-ray radiography cannot achieve a good image quality in terms of identifying coating layers reliably, while phase-contrast CThas the advantageof being sensitive to boundaries. This paperpresents a non-destructive test and evaluation (NDT&E) method to facilitate 3-dimensional (3D) measurement of a TRISO particle's structure, using a synchrotron phase-contrast CT. After reconstructed, the TRISO particle was rendered in a 3D space and the thickness and asphericity of the TRISO particle's layers were measured. It was found that the thickness of coating layers of the tested particle obeys Gaussian distribution. The deviation of thicknesses of the kernel and the other four layers is −2.42%, −16.32%, 26.51%, 0.98% and 7.49% compared with the design parameters. The deviation of asphericity of the kernel, IPyC and OPyC layers is −11.51%, −0.41% and 3.39%, respectively. The effect of the deviations on the temperature distribution and failure probability calculation of the particle will be investigated in the future. KW - TRISO KW - 3D visualization KW - 3D particle analysis KW - Three-dimensional measurement PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2019.01.003 VL - 103 SP - 12 EP - 18 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-47303 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bassil, A. A1 - Wang, Xin A1 - Chapeleau, X. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Abraham, O. A1 - Leduc, D. T1 - Distributed fiber optics sensing and coda wave interferometry techniques for damage monitoring in concrete structures N2 - The assessment of Coda Wave Interferometry (CWI) and Distributed Fiber Optics Sensing (DFOS) techniques for the detection of damages in a laboratory size reinforced concrete beam is presented in this paper. The sensitivity of these two novel techniques to micro cracks is discussed and compared to standard traditional sensors. Moreover, the capacity of a DFOS technique to localize cracks and quantify crack openings is also assessed. The results show that the implementation of CWI and DFOS techniques allow the detection of early subtle changes in reinforced concrete structures until crack formation. With their ability to quantify the crack opening, following early detection and localization, DFOS techniques can achieve more effective monitoring of reinforced concrete structures. Contrary to discrete sensors, CWI and DFOS techniques cover larger areas and thus provide more efficient infrastructures asset management and maintenance operations throughout the lifetime of the structure. KW - Distributed fiber optic sensors KW - Coda wave interferometry KW - Reinforced concrete KW - Cracks KW - Damage detection KW - Structural health monitoring PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-472549 DO - https://doi.org/10.3390/s19020356 SN - 1424-8220 VL - 19 IS - 2 SP - 356, 1 EP - 15 PB - MDPI AN - OPUS4-47254 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - The LAUS: First Applications of a New System for Ultrasonic Imaging of Very Concrete Structures N2 - The LAUS (Large Aperture Ultrasonic System) has been developed to image very thick concrete structures, which are not accessible for commercial systems. The device and the corresponding software is the result of joint Research of BAM, an ultrasonic instrument manufacturer and University of Kassel, Germany. It consists of 12 separate Arrays of 32 point-contact shear wave transducers each, which can be deployed in flexible configurations. Each array is combined with battery and transmitter, receiver and wireless communication electronics. Three case histories are presented. First the system was deployed on a 5-m thick heavily reinforced foundation slab. The reflection of the slab’s bottom was imaged clearly. In addition, a multiple reflection was registered, thus giving hope that even thicker elements might be imaged by the instrument. Second, the LAUS was used to investigate a massive bridge girder where a heavy rainstorm during concreting had led to imperfections that were visible after removing the formwork was removed. The LAUS could image tendon ducts in 1.8m depth and the backwall closely behind them. Some limited areas showed blurred reflections and were checked by drill holes; these areas were affected by diffuse damage which could be repaired by injections. Third, a large retaining wall was checked for thickness. Meanwhile, the LAUS has been used in underground waste deposits (nuclear and other) for quality assurance of sealing plugs. A confirmed penetration depth of about 7 m has been reached. T2 - SMT and NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 27.08.2018 KW - LAUS (Large Apertur Ultrasonic System) KW - Ultrasonic echo KW - Deep penetration KW - Concrete PY - 2019 UR - https://asnt.org/smt18papers SN - 978-1-57117-456-7 VL - 11/19 SP - 208 EP - 213 PB - The American Society for Nondestructive Testing, Inc. CY - Columbus, OH, USA AN - OPUS4-47238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Oesch, Tyler A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank ED - Herrmann, H. ED - Schnell, J. T1 - Non-destructive evaluation of the contribution of polymer-fibre orientation and distribution characteristics to concrete performance during fire N2 - Although concrete itself is not a combustible material, concrete mixtures with high density, such has high-performance concretes (HPCs), are susceptible to significant damage during fires due to explosive spalling. Past research has shown that the inclusion of polymer fibres in high density concrete can significantly mitigate this fire damage. The exact mechanisms causing this increased spalling resistance are not yet fully under-stood, but it is thought that the fibres facilitate moisture transport during fire exposure, which in turn contributes to relief of internal stresses in the spalling-susceptible region. In this study, X-ray Computed Tomography (CT) was applied to observe the interaction between polymer fibres and cracking during thermal exposure. For this purpose, two concrete samples containing different polymer fibre types were subjected to incremental application of a defined thermal exposure. CT images were acquired before and after each thermal exposure and powerful image processing tools were used to segment the various material components. This enabled a detailed analysis of crack formation and propagation as well as the visualization and quantification of polymer fibre characteristics within the concrete. The results demonstrated that the orientation of both fibres and cracks in polymer-fibre reinforced concrete tend to be anisotropic. The results also indicated that crack geometry characteristics may be correlated with fibre orientation, with cracks tending to run parallel to fibre beds. Clear quantitative relationships were also observed between heating and increasing cracking levels, expressed in terms of both crack surface area and crack volume. KW - X-ray Computed Tomography (CT) KW - Polypropylene Fibres KW - Fire Performance KW - Fibre-Reinforced Concrete (FRC) KW - Fibre Orientation Analysis PY - 2019 SN - 978-3-030-00868-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-00868-0 SP - 51 EP - 73 PB - Springer Nature Switzerland AG AN - OPUS4-47206 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Erik A1 - Ziegler, Mathias A1 - Studemund, Taarna T1 - Localization of subsurface defects in uncoated aluminum with structured heating using high-power VCSEL laser arrays N2 - We report on photothermal detection of subsurface defects by coherent superposition of thermal wave fields. This is made possible by structured heating using high-power VCSEL laser arrays whose individual emitter groups can be arbitrarily controlled. In order to locate the defects, we have developed a scanning method based on the continuous wavelet transformation with complex Morlet wavelet using the destructive interference effect of thermal waves. This approach can also be used for thermally very fast and highly reflective materials such as uncoated aluminum. We show that subsurface defects at an aspect ratio of defect width to defect depth down to 1/3 are still detectable in this material. KW - Thermography KW - Heat diffusion KW - Laser thermography KW - Structured heating KW - NDT KW - Subsurface defects KW - Thermal wave KW - VCSEL KW - Wavelet transformation PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s10765-018-2478-9 SN - 1572-9567 SN - 0195-928X VL - 40 IS - 2 SP - 17, 1 EP - 13 PB - Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2019 AN - OPUS4-47208 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Hansen, L. A1 - Kersten, H. T1 - Neue Entwicklungen im Bereich der luftgekoppelten Ultraschallprüfung N2 - Es wird über Ferroelektret-Wandler, thermoakustische Wandler und Plasma-Wandler für luftgekoppelte Ultraschallprüfung berichtet. T2 - Sitzung des Arbeitskreises Berlin der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 12.02.2019 KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret KW - Thermoakustik KW - Plasma PY - 2019 AN - OPUS4-47375 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas T1 - Ultraschallprüfung in der BAM (Fachbereich 8.4 - Zerstörungsfreie Prüfung - Akustische und elektromagnetische Verfahren) N2 - Vorstellung des Fachbereichs 8.4 mit dem Schwerpunkt Ultraschallprüfung. T2 - Sitzung des DFG-Schwerpunktprogramms Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleistungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab2020 CY - Berlin, Germany DA - 6.2.2019 KW - Luftultraschall KW - Ultraschall KW - Phased Array KW - Simulation KW - Wirbelstrom KW - Magnetfeldsensoren PY - 2019 AN - OPUS4-47376 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bellon, Carsten A1 - Burger, Karin A1 - Gollwitzer, Christian T1 - Virtual CT acquisition and reconstruction of complex and noisy scanning trajectories in aRTist N2 - In modern CT imaging, simulation has become an important tool to minimize cost- and time-intensive measurements. It is increasingly used to optimize techniques for complex applications, to support the preparation of written procedures, and for educational purposes. We extended the CT simulation software ‘aRTist’ with a module to set-up arbitrary trajectories including disturbing influences during the scan. Moreover, such geometric deviations can be compensated by the internal reconstruction tool. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT) CY - Padua, Italy DA - 13.02.2019 KW - Simulation KW - Arbitrary trajectories KW - Projection matrix KW - Filtered back projection PY - 2019 AN - OPUS4-47476 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollwitzer, Christian A1 - Scholz, Philipp A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Joshi, Yogita A1 - Weidner, Steffen T1 - Synchrotron based absorption edge tomography for the analysis of 3D printed polymer MOF N2 - Absorption edge tomography is a method which exploits the sudden change of the attenuation coefficient, when the photon energy crosses the absorption edge of an element. The beamline BAM line at BESSY II, which is operated by the Federal Institute for Materials Research and Testing, can provide a monochromatized beam in a photon energy range from 5 keV up to 80 keV with a bandwidth of 2%. Together with the microtomography setup, this enables differential tomography sensitive to any element with N >= 24 (Cr) by using an appropriate K- or L-edge in this range. Here, a polymer filament embedding metal organic framework (MOF) was prepared and used for 3D printing. Absorption edge tomography at the copper K edge was employed to perform a non-destructive 3D characterization of the microstructure of the embedded MOF. Data fusion was then used to determine the size distribution of the embedded MOF. T2 - iCT 2019 CY - Padua, Italy DA - 12.02.2019 KW - Synchrotron tomography KW - BAMline KW - MOF KW - Absorption edge tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollwitzer, Christian A1 - Scholz, Philipp A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Joshi, Yogita A1 - Weidner, Steffen T1 - Synchrotron based absorption edge tomography for the analysis of 3D printed polymer MOF N2 - Absorption edge tomography is a method which exploits the sudden change of the attenuation coefficient, when the photon energy crosses the absorption edge of an element. The beamline BAM line at BESSY II, which is operated by the Federal Institute for Materials Research and Testing, can provide a monochromatized beam in a photon energy range from 5 keV up to 80 keV with a bandwidth of 2%. Together with the microtomography setup, this enables differential tomography sensitive to any element with N >= 24 (Cr) by using an appropriate K- or L-edge in this range. Here, a polymer filament embedding metal organic framework (MOF) was prepared and used for 3D printing. Absorption edge tomography at the copper K edge was employed to perform a non-destructive 3D characterization of the microstructure of the embedded MOF. Data fusion was then used to determine the size distribution of the embedded MOF. T2 - iCT 2019 CY - Padua, Italy DA - 12.02.2019 KW - Synchrotron tomography KW - BAMline KW - MOF KW - Absorption edge tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas T1 - Refraction driven X-ray caustics at curved interfaces N2 - X-ray refraction related interaction has received rising interest since about two decades in the field of imaging, beam shaping and analysis although being discovered a century ago. Due to refraction at interfaces in inhomogeneous media X-rays undergo natural focusing (or defocusing) of waves, revealing caustics. Such Kind of intensity patterns are well-known for visible light, but have been sparsely discussed for X-rays. The Variation of irradiation density may be predicted in case of known shapes. Analogously to light optics, the intensity distributions cover several orders of magnitude including complete extinction. The partly convergent (and divergent) caustic stripes originate from narrow zones of typical size of some 10−6 of the boundary curvature radius. For the deflection of plane wave synchrotron radiation (energy in the range of some keV to some ten keV) at rods and tubes of several μm diameter, we find good Agreement between experiments and modeling by ray tracing according to Snell’s law without additional diffraction contributions. Apart from Basic Research implications, caustics may influence the performance of irradiation technologies such as sterilization or molecular cross-linking. KW - X-ray caustics KW - X-ray refraction KW - Irradiation KW - Radiation shielding KW - Synchrotron Radiation PY - 2019 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900218314591 DO - https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.152 SN - 0168-9002 SN - 1872-9576 VL - 916 SP - 275 EP - 282 PB - Elsevier AN - OPUS4-46924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Delbeck, S. A1 - Vahlsing, Thorsten A1 - Leonhardt, S. A1 - Steiner, G. A1 - Heise, H.M. T1 - Non-invasive monitoring of blood glucose using optical methods for skin spectroscopy - opportunities and recent advances N2 - Diabetes mellitus is a widespread disease with greatly rising patient numbers expected in the future, not only for industrialized countries but also for regions in the developing world. There is a need for efficient therapy, which can be via self-monitoring of blood glucose levels to provide tight glycemic control for reducing the risks of severe health complications. Advancements in diabetes technology can nowadays offer different sensor approaches, even for continuous blood glucose monitoring. Non-invasive blood glucose assays have been promised for many years and various vibrational spectroscopy-based methods of the skin are candidates for achieving this goal. Due to the small spectral signatures of the glucose hidden among a largely variable background, the largest signal-to-noise ratios and multivariate calibration are essential to provide the method applicability for self-monitoring of blood glucose. Besides multiparameter approaches, recently presented devices based on photoplethysmography with wavelengths in the visible and near-infrared range are evaluated for their potential of providing reliable blood glucose concentration predictions. KW - Non-invasive glucose sensing KW - Vibrational spectroscopy KW - Photoplethysmography KW - Multivariate calibration KW - Validation studies PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s00216-018-1395-x SN - 1618-2650 SN - 1618-2642 VL - 411 IS - 1 SP - 63 EP - 77 PB - Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature AN - OPUS4-46714 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ritzer, Tobias A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Radarwellen und Neutronenstrahlung - Die Lösung für den Großschaden? Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt zur Feuchtebestimmung von schwimmenden Bodenaufbauten N2 - Die Idee des Dissertationsprojekts ist der parallele Einsatz des Radarverfahrens und der Neutronensonde zur Lokalisierung von Feuchteschäden in Fußbodenaufbauten. Hierbei soll die integrale Messweise der Neutronensonde durch die vertikale Information des Radarsignals ergänzt werden, um zukünftig auf zerstörende Sondierungsbohrungen verzichten zu können. Primäres Ziel ist eine automatisierte und zerstörungsfreie Klassifizierung und Quantifizierung verschiedener Schadensfälle im Fußboden, welche zur Abschätzung und Auswahl des Sanierungsaufwands dienen soll. In systematischen Laborstudien an modular aufgebauten Referenzprobekörpern werden die Nachweisgrenzen der beiden Verfahren für unterschiedliche, häufig anzutreffende Fußbodenaufbauten untersucht. Hierfür wurde ein Satz verschiedenster Estrichprobekörper gefertigt und deren Hydratisierungsprozess gravimetrisch und mit den benannten Feuchtemessverfahren beobachtet. In der laufenden Auswertung konnten bereits signifikante Signalmerkmale der Radarmessungen extrahiert, sowie dessen Korrelation zum Feuchteverlauf der Proben gezeigt werden. Der modulare Aufbau der Fußbodenschichten zur Simulation von gängigen Feuchteschäden folgt im Anschluss. Über Datenfusion und Signalverarbeitung sollen so innovative Auswertungsansätze entwickelt und deren Validität an realen Schadensfällen geprüft werden. T2 - Messekongress Schadenmanagement und Assistance CY - Leipzig, Germany DA - 26.03.2019 KW - Radar KW - Neutronensonde KW - Feuchte KW - Schichtaufbau PY - 2019 AN - OPUS4-47684 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Frequenzanalyse von Schallemission an einem Stahlrohr unter Biegebeanspruchung N2 - Um ein tieferes Verständnis über die Schallemission bei der Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Stahlrohrleitungen zu erlangen, wurde ein Stahlrohr der Güte S355J2H im Vierpunkt-Biegeversuch quasistatisch bis hin zum Wanddurchbruch (Leckage) belastet und mittels Schallemissionsmessung und Gleichstrompotentialmessung überwacht. Das Rohrsegment wurde durch einen 90°- Außenumfangskerb in der Mitte der Rohrlänge definiert vorgeschädigt, um davon ausgehend ein stabiles Risswachstum zu induzieren und die Analyse von Schallemission aus Rissereignissen, die am Kerb eintraten, sicherzustellen. Für die Schallemissionsmessung wurden vier Breitbandsensoren max. 105 mm vom Kerb entfernt montiert. Die Signalaufzeichnung erfolgte kontinuierlich und schwellwertunabhängig. Für die Gleichstrompotentialmessung wurde ein Gleichstrom von 300 A eingeleitet und der Potentialabfall über dem Kerb mit fünf Sonden entlang des Kerbs gemessen. Beide Messverfahren identifizieren die Rissinitiierung sowie Veränderungen im Risswachstum. Die detektierten Schallemissionsereignisse werden, unter Berücksichtigung spektraler Eigenschaften, mit fortschreitender Belastung und Rissentwicklung analysiert. Diese Studien wurden im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AGIFAMOR, Aging infrastructure - Faseroptisches Monitoring von Rohrleitungen, an der BAM durchgeführt. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Schallemission KW - Frequenzanalyse KW - Rissbildung in Stahl PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-476888 SN - 978-3-947971-00-8 VL - 169 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-47688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Analyse der Ausbreitung geführter Wellen in einem Mehrschichtverbund zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern N2 - Composite-Druckbehälter werden für Speicherung und Transport von Gasen unter hohem Druck verwendet. Durch die gewichtssparende Struktur, die aus einem dünnwandigem Metallgefäß und Faserverbundwerkstoff-Ummantelung besteht, sind solche Behälter insbesondere für die Luftfahrt- und Automobilindustrie interessant, z.B. als Wasserstoffspeicher. Die Druckprüfung ist ein konventioneller Test, um die Integrität von Metalldruckbehältern zu bewerten. Im Falle des Composite-Druckbehälters könnte eine solche Prüfung jedoch den Faserverbundwerkstoff überbeanspruchen und somit die verbleibende Lebensdauer der getesteten Komponente verringern. Infolgedessen ist es notwendig, Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung und möglicherweise zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern zu entwickeln. Unser Ansatz verwendet geführte Ultraschallwellen und hat das Potenzial, kritische Schäden wie Risse im Metall und Faserbrüche und Matrixrisse in Faserverbundwerkstoff zu detektieren. In diesem Beitrag wurde die Scaled Boundary Finite Elemente Methode benutzt, um die multimodale, geführte Wellenausbreitung in einem Mehrschichtverbund, der aus Metall und Kohlenfaserverbund entsteht, zu analysieren. Das Verfahren ermöglicht die Identifizierung geeigneter Wellenmoden und die Analyse ihrer Interaktion mit verschiedenen Schäden. Diese Kenntnisse sollen für die Entwicklung von Verfahren zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern angewendet werden. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Wasserstoffspeicher KW - Automobilindustrie KW - SBFEM KW - Faserverbundwerkstoff KW - Ultraschallwellen PY - 2019 AN - OPUS4-47689 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Frequenzanalyse von Schallemission an einem Stahlrohr unter Biegebeanspruchung N2 - Um ein tieferes Verständnis über die Schallemission bei der Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Stahlrohrleitungen zu erlangen, wurde ein Stahlrohr der Güte S355J2H im Vierpunkt-Biegeversuch quasistatisch bis hin zum Wanddurchbruch (Leckage) belastet und mittels Schallemissionsmessung und Gleichstrompotentialmessung überwacht. Das Rohrsegment wurde durch einen 90°- Außenumfangskerb in der Mitte der Rohrlänge definiert vorgeschädigt, um davon ausgehend ein stabiles Risswachstum zu induzieren und die Analyse von Schallemission aus Rissereignissen, die am Kerb eintraten, sicherzustellen. Für die Schallemissionsmessung wurden vier Breitbandsensoren max. 105 mm vom Kerb entfernt montiert. Die Signalaufzeichnung erfolgte kontinuierlich und schwellwertunabhängig. Für die Gleichstrompotentialmessung wurde ein Gleichstrom von 300 A eingeleitet und der Potentialabfall über dem Kerb mit fünf Sonden entlang des Kerbs gemessen. Beide Messverfahren identifizieren die Rissinitiierung sowie Veränderungen im Risswachstum. Die detektierten Schallemissionsereignisse werden, unter Berücksichtigung spektraler Eigenschaften, mit fortschreitender Belastung und Rissentwicklung analysiert. Diese Studien wurden im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AGIFAMOR, Aging infrastructure - Faseroptisches Monitoring von Rohrleitungen, an der BAM durchgeführt. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Schallemission KW - Frequenzanalyse KW - Rissbildung in Stahl PY - 2019 AN - OPUS4-47690 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bente, Klaas A1 - Oeff, Julius A1 - Gaal, Mate T1 - Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich N2 - Die Bildgebung oder Analyse von Materialien mittels luftgekoppelten Ultraschalls profitiert von einer hohen Geschwindigkeit, Flexibilität und Materialschonung des assoziierten Verfahrens. Die Luftankopplung hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass die auftretenden Impedanzsprünge an Grenzflächen zu enormen Verlusten in den Signalamplituden führen. Ultraschallwandler, die laut genug senden und sensitiv genug empfangen, um die geringen Signalamplituden noch auswerten zu können, sind somit zentraler Gegenstand der aktuellen Forschung und Entwicklung. Vielversprechende Wandlertypen sind piezokeramische Wandler, Elektretwandler, aber auch passive, breitbandige Ultraschallempfänger, wie optische Mikrophone. Die quantitative Charakterisierung der Sensitivitäten solcher Wandler wird oft vernachlässigt, da kein simples, universelles Verfahren zur Verfügung steht. In diesem Beitrag geht es um die Methodik der Charakterisierung von Luftultraschallwandlern mittels thermoakustischer Ultraschallsender. Thermoakustische Wandler erzeugen Ultraschall durch das schnelle heizen eines finiten Volumens an Luft vor dem Wandler. Die erhöhte interne Energie führt zu einer Druckänderung, welche sich als akustische Welle fortpflanzen kann. Da keine mechanische Volumenarbeit vom Wandler erbracht wird, funktioniert das Verfahren resonanzfrei. Die Charakterisierung wird am Beispiel von Elektretwandlern durchgeführt. Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. Es wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität in Größenordnungen zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient gestaltet werden, da pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV). Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert. T2 - DAGA 2019 CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Luftultraschall KW - Ultraschall KW - Elektretwandler KW - Thermoakustik KW - Wandlercharakterisierung PY - 2019 SP - 748 AN - OPUS4-47712 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Zhang, Z. A1 - Weller, A. A1 - Nordsiek, S. T1 - Effect of evaporative drying on complex conductivity spectra of sandstones N2 - Dehydration is a common process occurring in natural environments, rocks, and building materials. Suitable methods for monitoring the changing moisture content should be identified. We have investigated the impact of dehydration of sandstones on complex conductivity spectra. Spectral induced polarization measurements were performed on five sandstone samples during evaporative drying. The complex conductivity spectra indicate considerable changes with decreasing saturation. The relationship between conductivity and saturation can be described by a power law known as the second empirical Archie equation. Separate saturation exponents have been determined for the real and imaginary parts of conductivity. The imaginary part of conductivity indicates higher saturation exponents for the investigated sandstones compared to the real part. Obviously, the saturation exponents depend on the method used for changing water saturation. Evaporative drying, which is used in our experiments, causes an increase of pore-water salinity and results in lower saturation exponents for the real part of conductivity but higher exponents for the imaginary part in comparison with the classical imbibition/Drainage technique. We evaluate a theoretical approach that considers the influence of pore water salinity on the saturation exponents of the real and imaginary parts of conductivity. The complex conductivity spectra are processed by a Debye decomposition procedure. The resulting integrating parameters such as direct current resistivity, total chargeability, normalized chargeability, and mean relaxation time indicate a power law dependence on saturation. Our experiments indicate that the imaginary part of conductivity and normalized chargeability have a high sensitivity related to the drying process of rocks and might be suitable indicators to Monitor the changes of moisture content in sandstones. KW - Saturation KW - Spectral induced polarization KW - Sandstones KW - Evaporative drying PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1190/GEO2018-0054.1 SN - 0016-8033 VL - 84 IS - 1 SP - MR61 EP - MR72 PB - SEG - Society of Exploration Geophysicists CY - Tulsa, Okla. AN - OPUS4-47499 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Dlugosch, R. A1 - Weise, Frank A1 - Mützel, M. T1 - Ortsaufgelöste NMR-Relaxometrie an mineralischen Baustoffen N2 - Zahlreiche Schädigungsprozesse in Baustoffen stehen im engen Zusammenhang mit Feuchteeintrag und Feuchtetransport. Als Beispiel sind die schädigende Alkali-Kieselsäurereaktion (AKR) von Beton sowie Frost-Tauwechsel induzierte Gefügeschäden genannt. Zur zerstörungsfreien, ortsaufgelösten Feuchtemessung eignet sich die im Bereich der Geophysik etablierte, aber im Bauingenieurwesen noch wenig verbreitete, Messmethode der Nuklear Magnetischen Resonanz (NMR). Unter Verwendung der NMR-Relaxometrie sind sowohl Aussagen zum Feuchtegehalt und dessen räumliche Verteilung als auch die Charakterisierung der Porengrößen möglich, die das Transportverhalten eines porösen Materials maßgeblich beeinflussen. Zur Erfassung der Mikro- und Mesoporen in Baustoffen ist dabei die Auflösung von kurzen T2 Relaxationszeiten unabdingbar. Bisher ist es mit gängigen NMR-Laborgeräten nur begrenzt möglich, solche kurzen T2-Zeiten schichtselektiv zu erfassen. Vor diesem Hintergrund wurde ein speziell für die Messung an mineralischen Baustoffen optimierter NMR-Tomograph beschafft. Dieser ermöglicht sowohl schichtselektive Messungen von Bohrkernen mit Durchmessern von bis zu 70 mm als auch bildgebende Untersuchungen an Proben mit Durchmessern ≤ 40 mm. Erste Untersuchungsergebnisse an Sandstein, Tuffstein und Beton zeigen die Leistungsfähigkeit des neuen NMR-Tomographen zur Erfassung der porengrößenspezifischen Feuchteverteilung. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse verschiedenartiger Laborversuche exemplarisch dargestellt. Für Sandsteine mit unterschiedlichsten Porengrößenverteilungen wurden mit dem neuen NMR-Tomographen und einem herkömmlichen NMR-System vergleichbare T2 Zeitenverteilungen ermittelt. Am sehr heterogenen Tuffstein konnten unterschiedlich poröse (und feuchte) Bereiche räumlich aufgelöst werden. Im Beton ließ sich der Feuchtetransport im Zementstein porengrößenspezifisch, schichtselektiv und zeitlich aufgelöst verfolgen. Die bisher gewonnenen Ergebnisse zeigen das breite Anwendungsspektrum des neuen NMR Tomographen auf und ermöglichen ein besseres Verständnis des Feuchtetransports und der oft damit einhergehenden Schädigungsprozesse in Baustoffen. T2 - 79. Jahrestagung Deutsche Geophysikalische Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Concrete KW - NMR KW - Sandstone KW - Capillary suction PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-47501 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Untersuchung von Signalmerkmalen des Radarverfahrens zur Feuchtemessung an Estrichen N2 - Das elektromagnetische Radarverfahren ist mit seiner starken Sensitivität für Wasser längst eine etablierte Methode zur zerstörungsfreien Feuchtemessung. Besonders bei geophysikalischen Aufgabenstellungen erfreut es sich großer Beliebtheit, doch auch an Baustoffen wird es immer häufiger zur Ortung von schadensträchtigem Wasser eingesetzt. Somit liefert die Literatur bereits zahlreiche Signalmerkmale, welche einen Rückschluss auf die Feuchte des untersuchten Mediums zulassen. Die Eignung dieser Signalmerkmale zur Messung an Estrichen wurde in Laborstudien anhand des Austrocknungsprozesses nach der Herstellung untersucht. Hierbei kamen zement- und anhydritgebundene Estriche unterschiedlicher Schichtdicke zum Einsatz, wobei die Darr- und die Calciumcarbid-Methode als Referenzverfahren dienten. In der Auswertung erwiesen sich besonders die klassischen Merkmale aus dem Zeitbereich (Amplitude, Laufzeit) als robuste Methoden zur Feuchtemessung. Bei kleinen Schichtdicken und niedrigen Feuchtegehalten ist die Auswertung der klassischen Merkmale jedoch fehleranfällig, v.a. weil die (automatisierte) Separierung von direkter und Reflexionswelle nicht mehr eindeutig ist. Dies wirkt sich besonders auf die jeweiligen Frequenzanteile aus, die i.d.R. nicht zu den klassischen Feuchte-Merkmalen gehören. In weiterführenden Untersuchungen soll der Mehrwert durch multivariate Datenauswertung und Ansätze des maschinellen Lernens geprüft werden. Übergeordnetes Ziel ist der Einsatz des Radarverfahrens an geschichteten Fußbodenaufbauten zur automatisierten und zerstörungsfreien Lokalisierung von Feuchteschäden. T2 - 79. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Fußboden KW - Signalmerkmale PY - 2019 AN - OPUS4-47525 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim T1 - Zerstörungsfreie Lokalisierung von Flüssigwasser in Schichtaufbauten N2 - Die Idee des Dissertationsprojekts ist der parallele Einsatz des Radarverfahrens und der Neutronensonde zur Lokalisierung von Feuchteschäden in Fußbodenaufbauten. Hierbei soll die integrale Messweise der Neutronensonde durch die vertikale Information des Radarsignals ergänzt werden, um zukünftig auf zerstörende Sondierungsbohrungen verzichten zu können. Primäres Ziel ist eine automatisierte und zerstörungsfreie Klassifizierung und Quantifizierung verschiedener Schadensfälle im Fußboden, welche zur Abschätzung und Auswahl des Sanierungsaufwands dienen soll. In systematischen Laborstudien an modular aufgebauten Referenzprobekörpern werden die Nachweisgrenzen der beiden Verfahren für unterschiedliche, häufig anzutreffende Fußbodenaufbauten untersucht. Hierfür wurde ein Satz verschiedenster Estrichprobekörper gefertigt und deren Hydratisierungsprozess gravimetrisch und mit den benannten Feuchtemessverfahren beobachtet. In der laufenden Auswertung konnten bereits signifikante Signalmerkmale der Radarmessungen extrahiert, sowie dessen Korrelation zum Feuchteverlauf der Proben gezeigt werden. Der modulare Aufbau der Fußbodenschichten zur Simulation von gängigen Feuchteschäden folgt im Anschluss. Über Datenfusion und Signalverarbeitung sollen so innovative Auswertungsansätze entwickelt und deren Validität an realen Schadensfällen geprüft werden. T2 - Doktorandenseminar BAM Abt. 8 CY - Berlin, Germany DA - 25.02.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Fußboden KW - Signalmerkmale KW - Datenfusion KW - Maschinelles Lernen PY - 2019 AN - OPUS4-47526 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, Holger A1 - Hansen, Luka T1 - Plasma induced generation of acoustic waves N2 - Due to the multi-physical appearance of gas discharges the possibilities of interaction with their surrounding environment are very wide. Some of the most common applications are surface or material modification, light sources and electric propulsion. Since atmosphere pressure plasma generate a huge amount of thermal energy caused by collisions in the sheath, this temperature alternation is also able to produce acoustic waves in the ambient gas volume (as lightning and thunder). The plasma-chemical interaction provides the most significant Impact to the generated heat and electro-hydrodynamic force, detectable by acoustic sensors. This contribution gives an overview of experimental acoustic analysis of diffuse coplanar surface dielectric barrier discharges and provides a basic physical straight-forward model. In addition to the characterization, possible applications (e.g. plasma acoustic loudspeaker or transducer for air-coupled ultrasonic testing) concerning these discharge types are presented. T2 - DPG Frühjahrstagung (SMuK) CY - Munich, Germany DA - 17.03.2019 KW - Gas discharges KW - Atmospheric pressure plasma KW - Diffuse dielectric barrier discharges PY - 2019 AN - OPUS4-47595 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bente, Klaas A1 - Oeff, J. A1 - Gaal, Mate T1 - Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich N2 - Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert. T2 - DAGA 2019 CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Luftultraschall KW - Ultraschall KW - Elektretwandler KW - Thermoakustik KW - Wandlercharakterisierung PY - 2019 AN - OPUS4-47597 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen N2 - Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik. T2 - DAGA - Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma KW - Acoustic emitter PY - 2019 AN - OPUS4-47601 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen N2 - Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik. T2 - DAGA - Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma PY - 2019 AN - OPUS4-47602 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Ermittlung des Flüssigwasseranteils in Sandsteinen mittels NMR und relativer Luftfeuchte N2 - Die zerstörungsfreie Erfassung der Feuchteverteilung im Porensystem eines Baustoffes ist in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) von großer Bedeutung, da Feuchte (i. d. R. in Form von Flüssigwasser) ein hohes Schadenspotential für die Materialien und Konstruktionen aufweist. Für die Lokalisierung möglicher Schad- oder Risikostellen und die Einleitung von Präventionsmaßnahmen sind vor allem Kenntnisse über das Porengefüge und Feuchtetransportmechanismen im Baustoff erforderlich. Derzeit besteht allerdings eine wesentliche Problematik in der Erfassung und Quantifizierung von Feuchteverteilungen bei Teilsättigung. In der ZfP stellt die Nuklear Magnetische Resonanz (NMR) ein geeignetes Verfahren zur Feuchtedetektion dar. Mit diesem Verfahren lassen sich prinzipiell Relaxationszeiten von Wasserstoffprotonen in Abhängigkeit von ihrer Bindungsart und der Porenumgebung messen. In Baustoffen dominieren jedoch die Signalanteile des freien (schadensträchtigen) Wassers zumeist stark. Und eine derzeit noch ungeklärte Frage ist, ob bei Materialien mit sehr breiten Porengrößenverteilungen größere teilgesättigte von kleineren vollgesättigten Poren durch unterschiedliches Relaxationsverhalten unterschieden werden können. In dieser Arbeit wird die Eignung von NMR für die Ermittlung von Feuchteverteilungen in Naturstein sowohl bei Voll- als auch bei Teilsättigung untersucht. Die Bestimmung des Flüssigwasseranteils in teilgesättigten Poren soll dabei durch eine Korrelation von NMR und relativen Luftfeuchten erfolgen. Dazu werden 12 verschiedene Sandsteinproben, deren Poren(eingangs-)größenverteilungen mit der Quecksilberporosimetrie bereits ermittelt wurden, untersucht. Die Proben werden in einem Klimaschrank bei 23°C und relativen Luftfeuchten von 40 bis 90% schrittweise aufgesättigt. Nach Abschluss jedes Aufsättigungsschrittes werden mit der NMR-Relaxometrie die T2-Relaxationszeitenverteilungen bestimmt. Durch die Nutzung eines weiterentwickelten Ansatzes von Hillerborg lassen sich schließlich zu jeder Luftfeuchte die adsorbierte Wasserfilmdicke und somit der Porensättigungsgrad berechnen. Mithilfe dieser Zusatzinformation ist eine genauere Analyse der Relaxationszeitenverteilungen bei Teilsättigung möglich. Am Ende dieser Arbeit soll erstmals der Zusammenhang des Wassersignals und dem Porensystem eines Baustoffes mit multimodaler Porengrößenverteilung bei Teilsättigung aufgezeigt werden. T2 - 70. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Relative Luftfeuchte KW - Sandstein KW - Nuklear magnetische Resonanz KW - Porengrößenverteilung PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-47513 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Oesch, Tyler A1 - Weise, Frank A1 - Meinel, Dietmar A1 - Gollwitzer, Christian T1 - Quantitative in-situ analysis of water transport in concrete completed using X-ray computed tomography N2 - This paper describes a novel methodology for quantitative in-situ moisture measurement without tracking agents using X-ray computed tomography (XCT). The high levels of grey-scale precision required for the measurement of moisture without tracking agents resulted in the need for an additional image calibration procedure to correct for water-related X-ray scattering and for equipment-variability related artefacts arising during in-situ testing. This calibration procedure was developed on the basis of existing principles of XCT image cor-rection. Resulting images of moisture distribution exhibit a high level of agreement with expected material behaviour. This research demonstrated that XCT can be successfully used to measure both moisture-front movement over time and changes in 3D moisture distribution within samples. This approach to moisture measurement lays the groundwork for the planned future investigation of the interaction between cracking induced by varying chemical and mechanical processes and water transport in concrete. KW - X-ray computed tomography (XCT) KW - In-situ testing KW - Water transport KW - Quantitative moisture measurement KW - Concrete PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-474395 DO - https://doi.org/10.1007/s11242-018-1197-9 SN - 1573-1634 VL - 127 IS - 2 SP - 371 EP - 389 PB - Springer Netherlands AN - OPUS4-47439 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oesch, Tyler T1 - In-situ Röntgencomputertomographie für mechanische, thermische und hydraulische Prozesse N2 - Die Präsentation demonstriert die Fähigkeiten der Röntgencomputertomographie (CT) zur Identifizierung quantitativer Materialeigenschaften wie Faserorientierung und Korrosionsverteilung sowie die Implementierung von CT-Daten innerhalb numerischer Simulationen. Die besondere Stärke der CT, als zerstörungsfreies Prüfverfahren, ermöglicht es, das Materialverhalten und den Versagensprozess während mechanischer, hydraulischer und thermischer Prozesse zu beobachten. Die Ergebnisse einer Reihe von Ex-situ und In-situ Testprogrammen unter Bedingungen wie mechanische Belastung, Wassertransport und thermische Exposition, stellen die Nutzungsmöglichkeiten dieser Verfahren in Kombination mit der CT in eindrucksvoller Weise dar. T2 - InnoTesting Konferenz CY - Wildau, Germany DA - 21.02.2019 KW - Röntgencomputertomographie (CT) KW - In-situ Prüfverfahren KW - Feuchtigkeitsmessung KW - Digitale Bildkorrelation (DVC) KW - Faserverstärkter Beton (FRC) PY - 2019 AN - OPUS4-47442 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Buljak, V. A1 - Oesch, Tyler A1 - Bruno, Giovanni T1 - Simulating fiber-reinforced concrete mechanical performance using CT-based fiber orientation data N2 - The main hindrance to realistic models of fiber-reinforced concrete (FRC) is the local materials property variation, which does not yet reliably allow simulations at the structural level. The idea presented in this paper makes use of an existing constitutive model, but resolves the problem of localized material variation through X-ray computed tomography (CT)-based pre-processing. First, a three-point bending test of a notched beam is considered, where pre-test fiber orientations are measured using CT. A numerical model is then built with the zone subjected to progressive damage, modeled using an orthotropic damage model. To each of the finite elements within this zone, a local coordinate system is assigned, with its longitudinal direction defined by local fiber orientations. Second, the parameters of the constitutive damage model are determined through inverse analysis using load-displacement data obtained from the test. These parameters are considered to clearly explain the material behavior for any arbitrary external action and fiber orientation, for the same geometrical properties and volumetric ratio of fibers. Third, the effectiveness of the resulting model is demonstrated using a second, “control” experiment. The results of the “control” experiment analyzed in this research compare well with the model results. The ultimate strength was predicted with an error of about 6%, while the work-of-load was predicted within 4%. It demonstrates the potential of this method for accurately predicting the mechanical performance of FRC components. KW - Fiber-reinforced concrete KW - X-ray computed tomography (CT) KW - Anisotropic fiber orientation KW - Inverse analysis PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-474728 DO - https://doi.org/10.3390/ma12050717 SN - 1996-1944 VL - 12 IS - 5 SP - 717, 1 EP - 16 PB - MDPI AN - OPUS4-47472 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Neumann, Patrick P. T1 - Informations-Austausch zu mobilen autonomen Roboterplattformen N2 - Abteilungsübergreifender Informations-Austausch zu mobilen autonomen Roboterplattformen T2 - Informations-Austausch zu mobile autonomen Roboterplattformen CY - BAM, Berlin, Germany DA - 01.03.2019 KW - Mobile Plattform KW - Roboter KW - Autonome Systeme PY - 2019 AN - OPUS4-47475 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan T1 - Zerstörungsfreie Prüfung an Bestandsbrücken aus Beton – Fallbeispiele aus Nachrechnung und Ertüchtigung N2 - Vorstellung von zerstörungsfreien Prüfverfahren und deren Anwendung an konkreten Fallbeispielen der Praxis. T2 - VSVI-Seminar 12/2019 "Brücken- und Ingenieurbau" CY - Braunschweig, Germany DA - 18.03.2019 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Brückenbauwerke KW - Nachrechnungsrichtlinie PY - 2019 AN - OPUS4-47566 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ou, D. A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Xiao, Y. T1 - Dual-energy materials characterization methods for laminography image enhancement based on photon counting detector N2 - Laminography is a widely used NDT technique for large flat object which cannot be investigated by traditional computed tomography. However, due to the limited scanning angle of laminography, the reconstructed image has more artifact interference, which seriously affects the reconstructed image quality. Reducing artifacts of the laminography image and enhancing the images have become important research effort. In this paper, we present dual-energy materials characterization methods based on photon counting detectors to reduce artifacts and enhance image for laminography. The photon counting detector used in this study allows the setting of two independent energy thresholds in order to acquire dual-energy images for laminography from a single scan. The dual energy imaging methods of basis material decomposition (BMD) and weighted logarithmic subtraction (WLS) were studied in the paper with respect to laminography image enhancement. A fast decomposition algorithm on laminographic projection domain with approximating the inverse dual-energy equations to calculate the thickness of basic materials was used in the BMD dual-energy imaging methods. The experimental results show that the BMD method can characterize materials and enhance features of the basic material within the laminographic dataset. In the WLS method, a linear operation was applied on dual-energy images reconstruction directly, which can eliminate the attenuation of one specific material in the resultant image by setting an appropriate weighting factor. In our experiments. WLS method was used successfully to eliminate the strong artifacts generated by the special material and enhance the images. Dual-energy materials characterization methods based on photon counting detectors show potential applications in laminography. KW - Photon Counting Detectors KW - Dual Energy Imaging KW - Data Processing KW - X-ray PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/02/P02018 SN - 1748-0221 VL - 14 SP - P02018, 1 EP - 13 PB - IOP Publishing CY - Bristol, UK AN - OPUS4-47573 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Prager, Jens A1 - Bulling, Jannis T1 - Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen N2 - In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, zum Beispiel hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt. T2 - DAGA 2019 CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Geführte Wellen KW - Scaled Boundary Finite Element Method KW - Amplitudenverhältnisse PY - 2019 AN - OPUS4-47730 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bulling, Jannis A1 - Gravenkamp, Hauke T1 - Comparison of different models for stress singularities in higher order finite element methods for elastic waves N2 - The Spectral Element Method (SEM) has been proven to be an efficient numerical method for solving the wave equation in linear elastic bodies. This efficiency is reduced if a stress singularity is present in the body. For example, re-entrant corners, material interfaces, fixed boundaries, and especially crack tips can cause stress singularities. To preserve the efficiency of the SEM, special solution strategies are required. There are many approaches which consider stress singularities, but comparisons are rare for dynamic problems. Finding an efficient model is an important step for many applications. In particular, applications for structural health monitoring and non-destructive evaluation rely on accurate and efficient crack models. In this contribution, we present several models to capture singularities in combination with the SEM. The theory behind the models are shortly summarized and we show results for different benchmark problems in two dimensions. The first model deploys a new class of singular elements. For these singular elements, the crack tip approximation is computed based on the static Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The second model uses the continued‐fraction‐based SBFEM, while the third model uses an hp-refinement near the singularity. The models are compared among each other and evaluated in terms of their respective efficiency and accuracy. T2 - GAMM 2019 CY - Vienna, Austria DA - 18.02.2019 KW - SBFEM KW - Stress singularities KW - Higher order FEM PY - 2019 AN - OPUS4-47753 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beckmann, Jörg A1 - Bär, Sylke A1 - 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-TD-SAFT) 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, Mikrowellen- und Terahertz-Prüftechnik in der Praxis CY - Fürth, Germany DA - 02.04.2019 KW - Zeitaufgelöste THz-Spektroskopie KW - THz-TD-SAFT KW - THz-Tommographie PY - 2019 AN - OPUS4-47756 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Léonard, Fabien T1 - Distance transforms and correlation maps: advanced impact damage characterisation in composite panels N2 - One of the great strengths of X-ray computed tomography over conventional inspection methods (ultrasound, thermography, radiography) is that it can image damage in 3D. However for curved or deformed composite panels, it can be difficult to automatically ascribe the damage to specific plies or inter-ply interfaces. An X-ray computed tomography (CT) data processing methodology is developed to extract the through-thickness distribution of damage in curved or deformed composite panels. The method is applied to [(0°/90°)2]s carbon fibre reinforced polymer (CFRP) panels subjected low velocity impact damage (5 J up to 20 J) providing 3D ply-by-ply damage visualisation and analysis. Our distance transform approach allows slices to be taken that approximately follow the composite curvature allowing the impact damage to be separated, visualised and quantified in 3D on a ply-by-ply basis. In this way the interply delaminations have been mapped, showing characteristic peanut shaped delaminations with the major axis oriented with the fibres in the ply below the interface. This registry to the profile of the panel constitutes a significant improvement in our ability to characterise impact damage in composite laminates and extract relevant measurements from X-ray CT datasets. T2 - Dagstuhl Seminar 19151 Quantitative data visualisation challenge CY - Dagstuhl, Germany DA - 11.04.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography KW - Data processing PY - 2019 AN - OPUS4-47830 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Basedau, Frank A1 - Hofman, Detlef A1 - Beck, Uwe T1 - Fiber Bragg Gratings for In-Situ Stress Monitoring of Electrochemical Deposition N2 - The in-situ monitoring of electrochemical deposition (ECD) processes is still a challenge regarding the measurement of the effective temperature of the substrate and the formation of mechanical stress in the layer under given plating conditions. Monitoring problems can be solved by applying a pre-coated fiber Bragg grating (FBG) to the electrolytic process as the shift of the Bragg wavelength is affected by both the temperature of the electrolyte near the substrate and the stress formation in the growing layer. The experimental FBG set-up and the quantitative determination of temperature- and stress-related strain is described for a nickel-iron electrolyte. KW - Fiber Bragg grating (FBG) KW - Electrochemical deposition (ECD) KW - Optical fibers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1149/2.0111906jes SN - 0013-4651 VL - 166 IS - 6 SP - B312 EP - B315 PB - Electrochemical Society CY - Pennington, NJ AN - OPUS4-47738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen N2 - In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, zum Beispiel hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt. T2 - DAGA 2019 - 45. Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Zerstörungsfreien Prüfung KW - Scaled Boundary Finite Element Method PY - 2019 VL - 45 SP - 1063 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. AN - OPUS4-47783 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen N2 - Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik. T2 - 45. Jahrestagung für Akustik (DAGA 2019) CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma PY - 2019 SP - 1049 EP - 1051 AN - OPUS4-47790 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Léonard, Fabien A1 - Bruno, Giovanni T1 - On nominal-actual comparisons for additive manufacturing applications N2 - Nominal-actual comparisons are routinely performed to compare a manufactured specimen to a reference specimen. X-ray Computed Tomography (CT) has brought a profound change in the way that tolerance verifications are performed in industry, by allowing the inner and outer geometries of an object to be measured, without the need for external access or destructive testing. As a results, CT is increasingly used in additive manufacturing applications, where a nominal-actual comparison performed between the digital model (CAD file), used as an input for the 3D printer, and the CT volume from the printed part, can provide invaluable information as to the accuracy of the printing process. However, the nominal-actual comparison process is somewhat different when applied to additively manufactured specimens by comparison to conventionally manufactured specimens. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography CY - Padova, Italy DA - 14.02.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography KW - Implants PY - 2019 AN - OPUS4-47832 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Léonard, Fabien A1 - Bruno, Giovanni T1 - On nominal-actual comparisons for additive manufacturing applications N2 - Nominal-actual comparisons are routinely performed to compare a manufactured specimen to a reference specimen. X-ray Computed Tomography (CT) has brought a profound change in the way that tolerance verifications are performed in industry, by allowing the inner and outer geometries of an object to be measured, without the need for external access or destructive testing. As a results, CT is increasingly used in additive manufacturing applications, where a nominal-actual comparison performed between the digital model (CAD file), used as an input for the 3D printer, and the CT volume from the printed part, can provide invaluable information as to the accuracy of the printing process. However, the nominal-actual comparison process is somewhat different when applied to additively manufactured specimens by comparison to conventionally manufactured specimens. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography CY - Padova, Italy DA - 14.02.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47833 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Große, Christian A1 - Arndt, Ralf A1 - Mähner, Dietmar A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Taffe, Alexander T1 - Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen: Memorandum zur Lehre an deutschsprachigen Hochschulen N2 - Dieses erste Memorandum zur Lehre und Forschung an deutschsprachigen Hochschulen auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen gibt einen Überblick hinsichtlich der akademischen Ausbildung und zeigt mögliche Schwerpunkte vor allem in der Lehre auf. Diese Schwerpunkte berücksichtigen auch aktuelle Entwicklungen und Themen auf dem Gebiet der Forschung. Es werden Anregungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Lehr-Curricula im Hinblick auf eine umfassende und solide fachliche Ausbildung der Studierenden des Bauwesens und angrenzender Fachrichtungen gegeben. Inhaltlich und formal lehnt sich der Beitrag an dem Memorandum der Hochschullehrer im Fachgebiet „Werkstoffe im Bauwesen“ (Breit et al., 2012) an und beruht auf einer Initiative des Unterausschusses Ausbildung – Arbeitsgruppe Ausbildung in der Hochschule – des Fachausschusses ZfP im Bauwesen der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP). Die Hauptredaktion wurde übernommen von Prof. Christian U. Grosse (TU München) und Prof. Ralf W. Arndt (FH Erfurt). KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Lehrplan KW - Bauwesen PY - 2019 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/bate.201900008 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201900008 SN - 1437-0999 SN - 0932-8351 VL - 96 IS - 4 SP - 360 EP - 368 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-47606 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Ultrasonic monitoring of structural concrete elements N2 - Ultrasonic transmission measurements are used to monitor concrete elements mostly on a laboratory scale since decades. Recently, coda wave interferometry, a technique adapted from seismology, has been introduced to civil engineering experiments. It can be used to reveal subtle changes in concrete samples and even large construction elements without having a transducer directly at the location where the change is taking place. The methodology works best with embedded transducers to avoid coupling issues or excessive environmental influence. These transducers can be used for newly built and existing structures. Recently, large concrete beams have been equipped with a network of transducers and loaded until failure. Using code wave interferometry, it was possible to visualize stress fields and damaged areas. This paper gives an overview of the state of the art, recent results achieved at BAM and a task list for further results and development. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Concrete KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - coda wave interferometry PY - 2019 AN - OPUS4-47676 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Friedrich, C. A1 - Maulke, R. A1 - Büttner, C. T1 - Qualitätssicherung von Verschlussbauwerken in Endlagern mit Ultraschall N2 - Zur Versiegelung von Endlagern für radioaktive oder chemische Abfälle in ehemaligen Salzbergwerken werden Verschlussbauwerke aus Salzbeton auf ihre Eignung geprüft. Seit einigen Jahren werden durch die Bundesgesellschaft Endlagerung (BGE) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) an Versuchsbauwerken Erfahrungen mit der Ultraschalltechnik zur Qualitätssicherung unter Tage gesammelt. Hierbei kommen sowohl kommerzielle und experimentelle Geräte zur Echoprüfung als auch eigens entwickelte Bohrlochsonden zum Einsatz. Alle Geräte basieren auf niederfrequenten s-Wellen-Punktkontaktprüfköpfen (25 kHz– 50 kHz), die in unterschiedlichen Arrays kombiniert werden. In mehreren Versuchsreihen gelang es, unverfüllte und teilverfüllte Risse über mehrere Meter zu verfolgen und in ihrer Lage abzubilden. Technische Einbauten konnten bis in ca. 8 m Tiefe im Bauwerk detektiert werden. Mit Hilfe aus der Geophysik adaptierte Abbildungsverfahren gelang es, einige bisher nicht detektierbare Features sichtbar zu machen. Die Ergebnisse dienen sowohl der Analyse des Versuchsbauwerks als auch der Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems für zukünftige reale Verschlussbauwerke. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Verschlussbauwerk KW - Endlager KW - Salzbeton PY - 2019 AN - OPUS4-50568 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Entwicklung eines luftgekoppelten Ultraschall-Echo-Prüfverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - In vielen technischen Bereichen werden Ultraschallverfahren zur zer-störungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt. Dabei wird ein Schallpuls von einem Prüfkopf in ein Prüfobjekt eingebracht. Der Puls kann unter anderem durch Membra-nen oder Piezoelemente erzeugt werden und wird in der Regel durch direkten Kontakt oder über ein Koppelmittel an das Objekt übertragen. Luftgekoppelter Ultraschall spielt in kommerziellen Anwendungen bisher eine untergeordnete Rolle, da die Dif-ferenz der akustischen Impedanzen von Luft und Festkörpern immense Verluste beim Übergang des Schallsignals hervorruft. In diesem Beitrag soll ein neuartiges Anregungsprinzip vorgestellt werden, mit dem ein Großteil dieser Verluste vermieden wird. Anstelle eines Festkörpers soll mit Hilfe einer fluidischen Düse Druckluft zur Signalerzeugung eingesetzt werden. In die-ser Düse wird eine selbsterhaltende Strömungsinstabilität erzeugt, die einen Schall-puls von bis zu 100 kHz hervorruft, sodass der Impedanzverlust in die Umgebungsluft entfällt. Da die charakteristische Frequenz eines fluidisch generierten Pulses maßgeb-lich von der Bauform der Düse und dem anliegenden Druck abhängt, lässt sich mittels einer geeigneten Strömungsregelung ein breiter Frequenzbereich zur Abtastung nut-zen. Die so emittierten Pulse werden auf das Prüfobjekt gerichtet und die reflektierten Signale mit einem Laservibrometer an der Oberfläche des Objekts im Echo-Verfahren abgetastet. Von drei signalmindernden Materialübergängen bei gewöhnlichem luftge-koppeltem Ultraschall bleibt in dem hier vorgeschlagenen Messystem lediglich die Grenzfläche von Luft zu Prüfkörper, sodass eine höhere Signalausbeute als bisher er-wartet werden kann. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Ultrasound KW - Air-coupled KW - Luftgekoppelt KW - Fluidic oscillator KW - Fluidischer Oszillator KW - Laser-Doppler-Vibrometer KW - Refraktovibrometrie KW - Refracto-vibrometry KW - NDT KW - ZfP PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-481207 VL - 2019 SP - 1 EP - 8 PB - DGZfP Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung AN - OPUS4-48120 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Air-coupled ferroelectret ultrasonic transducers for nondestructive testing of wood in through transmission and reflection mode N2 - The necessity and demand for nondestructive testing of wood-based materials which can automatically scan huge areas of wood is increasing. Air-coupled ultrasound (ACU) is used to detect defects and damage without altering the structure permanently. Using through transmission it is possible to detect even small holes and missing adhesive. If only one side of an object is accessible the reflection mode is preferred at the expense of a reduced resolution and penetration depth. Novel ferroelectret transducers with a high signal-to-noise ratio (SNR) enable a high-precision structure recognition. The transducers made of cellular polypropylene (PP) are quite suitable for ACU testing due to their extremely low Young’s modulus and low density which result in a favorable acoustic impedance for the transmission of ultrasonic waves between the transducer and air. Thus, defects such as delamination, rot, and cracks can be detected. Promising results were obtained under laboratory conditions with frequencies from 90 kHz to 200 kHz. The advantage of these ACU transducers is that they do not require contact to the sample, are accurate, and cost effective. Ultrasonic quality assurance for Wood is an important attempt to increase the acceptance of wooden structures and towards sustainability in civil engineering in general. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Air-coupled ultrasound KW - Cellular polypropylene KW - Wood KW - Nondestructive Testing KW - Defect detection PY - 2019 SP - 28 EP - 33 AN - OPUS4-47682 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - OsciCheck - Fluidische Erzeugung eines luftgekoppelten Ultraschallpulses N2 - Das ZIM-Projekt OsciCheck wird vorgestellt, die Funktionsweise eines fluidischen Oszillators erläutert und die nächsten Arbeitsschritte im Projekt dargestellt. T2 - Herbstworkshop der jungen DEGA CY - Berlin, Germany DA - 01.11.2019 KW - Fluidischer Oszillator KW - Ultraschall KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 AN - OPUS4-51294 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oesch, Tyler A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Behrens, Matthias A1 - Friedrich, C. A1 - Mauke, R. A1 - Büttner, C. T1 - Application of ultrasonic techniques for quality assurance of salt concrete engineered barriers: Shape, cracks and delamination N2 - The closure of underground nuclear waste disposal facilities requires reliable gas- and water-tight engineered barriers. In Germany, barriers made from salt concrete have been evaluated in full scale. While the barriers seem to fulfill the requirements regarding permeability, some unexpected cracks have been detected at the surface and at depth. In cooperation between the Federal Company for Radioactive Waste Disposal (BGE) and the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), several experiments have been carried out to evaluate the applicability for ultrasonic measurements in crack detection and general quality assurance. Both commercial instruments and specially developed devices have been tested on site. Using commercial ultrasonic echo devices designed for concrete inspection it was possible to detect cracks and objects in salt concrete up to a depth of 2 m. The check for delamination in shotcrete is another field of application. A unique device available at BAM, the wide aperture, deep penetration instrument LAUS, was able to locate cracks and objects up to a depth of 8 m so far, which is thought to be a record for ultrasonic echo measurements in concrete. Adapted imaging procedures, partly adopted from geophysics, helped to reveal 3D structure at depth. In addition, we have developed ultrasonic probes to be deployed in boreholes, currently at up to 20 m depth. They can collect information on cracks and other features in a radius of about 1.5 m around the borehole in the current version and might be used in echo or transmission mode. Evaluation experiments have been performed at an experimental barrier at the ERAM site in Morsleben, Germany. The results showed several empty and injected cracks as well as built-in instrumentation. The results have been verified using borehole endoscopy as well as core examination and will be used to set up a reliable quality assurance system for engineered barriers. All instruments are based on ultrasonic shear wave transducers with a frequency range between 25 kHz and 100 kHz. Current research focuses on the improvement of the hardware (e. g. optimization of array characteristics) and imaging techniques such as Reverse Time Migration, both aiming at the improvement of depth of penetration, resolution and probability of detection. T2 - 2nd International Conference on Monitoring in Geological Disposal of Radioactive Waste CY - Paris, France DA - 09.04.2019 KW - Morsleben Repository (ERAM) KW - Engineered Barrier System (EBS) KW - Large Aperture Ultrasonic System (LAUS) KW - Ultrasonic-Echo Borehole Probe KW - Reverse Time Migration (RTM) PY - 2019 AN - OPUS4-47781 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Waske, Anja A1 - Bruno, Giovanni A1 - Krebber, Katherina A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Bertovic, Marija A1 - Daum, Werner T1 - Zerstörungsfreie Prüfung @ BAM N2 - Die Schwerpunktthemen für die Forschung der BAM im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung werden vorgestellt. Es stehen die aktuellen Forschungsprojekte der Fachbereiche 8.1 bis 8.7 der Abteilung 8 und des Arbeitsgebietes Probabilistische Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalysen von Frau Dr. Bertovic sowie der Nachwuchsgruppe von Frau JProf. Dr. Kruschwitz im Vordergrund. T2 - Young Professionals Aerospace 2019 CY - Wildau, Germany DA - 25.11.2019 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Sensorik KW - Bauwesen KW - Radiografie KW - Ultraschall KW - Wirbelstrom KW - Computertomografie KW - Faseropische Sensorik KW - Thermografie KW - Human Factors PY - 2019 AN - OPUS4-50013 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Seismic methods to test concrete strcutures N2 - Seismic methods are increasingly used to improve ultrasonic imaging and monitoring of concrete. At BAM, we are research mainly the use of Reverse Time Migration to get better images from ultrasonic echo data of thick, complex concrete structures. Coda wave interferometry is used to detect subtle changes in concrete constructions, e. g. using embedded ultasonic transducers. T2 - Geophysikalisches Seminar der Universität Potsdam CY - Potsdam,. Germany DA - 25.01.2019 KW - Concrete KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - Imaging PY - 2019 AN - OPUS4-47302 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Maack, Stefan A1 - Scott, David A1 - Villalobos, Salvador T1 - Ultrasonic methods for quality assurance and condition assessment in nuclear concrete structures – lessons learned N2 - Ultrasonic non-destructive testing methods have found various applications in quality assurance and condition assessment of nuclear concrete structures. This includes but is not limited to the localization of construction features (thickness measurements, reinforcement, tendon ducts, and others) and damage detection (e. g. corrosion or cracks). However, there are still limitations, e. g. limited penetration depth and resolution, issues when testing hybrid steel/concrete structures as well as absence of standards and regulations. This presentation will show progress in some of these issues and will focus on advanced instrumentation and validation of ultrasonic NDT for concrete structures. Ultrasonic echo testing has been limited to a penetration depth of less than one meter in reinforced concrete. The development of the LAUS (Large Aperture Ultrasonic System), using a large array of ultrasonic transducers and wider offsets between transmitter and receiver, allows to reach up to 5 m in reinforced concrete and 9 m in unreinforced concrete. This capability has been demonstrated by collecting data from an engineered salt concrete barrier in an underground nuclear waste storage facility. Due to an increasingly competitive environment, commercial manufacturers will continue to develop equipment with enhanced penetration and/or increased resolution. To quantify the capabilities and reliability of ultrasonic tests, validation mockups with engineered flaws are required. EPRI and BAM have built a large-scale mockup at a test site close to Berlin (BAM-TTS, Horstwalde) using a design which is repeated at other places. This presentation will also cover the methods deployed on engineered flaws and the repeatability of the test results. T2 - NDE in Nuclear CY - Charlotte, NC, USA DA - 25.7.2019 KW - Concrete KW - Nuclear Structures KW - Ultrasound PY - 2019 AN - OPUS4-48690 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Abraham, Odile A1 - Larose, Eric T1 - A review on ultrasonic monitoring of concrete: coda wave interferometry and beyond N2 - The propagation of ultrasonic waves in concrete is affected by its micro- and macro-structure, geometry and properties as well as external influences as stress, temperature or moisture. In addition, age and degradation have a strong influence. Therefore, Ultrasound has been used to monitor concrete samples and structures since decades. However, early applications using conventional techniques as time-of flight or changes in amplitudes have been limited to detect changes in a late stage close to serviceability or ultimate load states. Around 2000, several new, more sensitive techniques adopted from geophysics or other field of material sciences have been introduced to research in ultrasonic monitoring of concrete. The most discussed methodologies are coda wave interferometry, a technique which allows to detect very subtle changes from repeated ultrasonic measurements. Nonlinear acoustic techniques help to identify e. g. cracks even in an inhomogeneous background. Both techniques can be combined. This paper reviews methods and results achieved so far on the laboratory scale and with full scale models the directions for future research and application is given as well. T2 - QNDE 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Ultrasound KW - Coda wave interferometry KW - Concrete KW - Nonlinear KW - Monitoring PY - 2019 SP - Paper 1234 AN - OPUS4-48686 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -