TY - JOUR A1 - Dzekan, D. A1 - Waske, Anja A1 - Nielsch, K. A1 - Fähler, S. T1 - Efficient and affordable thermomagnetic materials for harvesting low grade waste heat N2 - Industrial processes release substantial quantities of waste heat, which can be harvested to generate electricity. At present, the conversion of low grade waste heat to electricity relies solely on thermoelectric materials, but such materials are expensive and have low thermodynamic efficiencies. Although thermomagnetic materials may offer a promising alternative, their performance remains to be evaluated, thereby hindering their real-world application. Here, the efficiency and cost effectiveness of thermomagnetic materials are evaluated for the usage in motors, oscillators, and generators for converting waste heat to electricity. The analysis reveals that up to temperature differences of several 10 K, the best thermomagnetic materials have the potential to compete with thermoelectric materials. Importantly, it is found that the price per watt of some thermomagnetic materials is much lower compared to that of present-day thermoelectrics, which can become competitive with conventional power plants. This materials library enables the selection of the best available thermomagnetic materials for harvesting waste heat and gives guidelines for their future development. KW - Waste heat conversion KW - Magnetic materials KW - Thermomagnetic generator PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-541493 DO - https://doi.org/10.1063/5.0033970 VL - 9 SP - 1 EP - 9 PB - AIP Publishing CY - Melville, USA AN - OPUS4-54149 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kanzler, D. T1 - Prüf‘ ich noch – oder mess‘ ich schon? Ein Konzept für die Prüfunsicherheitsbestimmung von zerstörungsfreien Prüfsystemen N2 - Häufig stellt sich die Frage, ob eine Materialinhomogenität kritisch für die strukturelle Integrität eines Bauteils ist. Dies ist häufig abhängig von der Größe und der Geometrie dieser Materialinhomogenität. Während die korrekte Bestimmung einer Defektgröße zweifelsfrei eine Messaufgabe darstellt, ist die Detektion eines Materialdefekts die Hauptaufgabe eines Prüfsystems. Allerdings sind manche Defekte zu klein, um detektiert zu werden. Es ist jedoch schwierig, etwas zu bemessen, was nur schwer gefunden werden kann, stellen sowohl die Detektion als auch die Fähigkeit den Defekt zu bemaßen, Teile der der Bewertung eines Prüfsystems dar. Die vorliegende Publikation beschäftigt sich zum einen mit der Notwendigkeit, die Auffindwahrscheinlichkeit von Prüfverfahren zu bewerten, und zum anderen mit den Schritten, mit denen das Konzept der Prüfunsicherheitsbewertung national und international vorangetrieben wird. Final werden die Methoden evaluiert, die den Schulterschluss zwischen Prüf- und Messunsicherheitsbestimmung ermöglichen. Ergänzt wird der Artikel mit Beispielen aus der Industrie, welche die aktuelle Relevanz des Themas untermauern. T2 - 10. VDI-Fachtagung Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen – Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021 - Der Weg zum sicheren Messen und Prüfen CY - Erfurt, Germany DA - 10.11.2021 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Zuverlässigkeit KW - Human Factors KW - Probability of detection PY - 2021 AN - OPUS4-54248 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kanzler, D. A1 - Rentala, V. A1 - Bertovic, Marija A1 - Heckel, Thomas A1 - Rosenthal, Martina A1 - Keßler, S. A1 - Stolz, R. A1 - Dethof, F. A1 - Jüngert, A. A1 - Vrana, J. T1 - Prüf‘ ich noch – oder mess‘ ich schon? Ein Konzept für die Prüfunsicherheitsbestimmung von zerstörungsfreien Prüfsystemen N2 - Häufig stellt sich die Frage, ob eine Materialinhomogenität kritisch für die strukturelle Integrität eines Bauteils ist. Dies ist häufig abhängig von der Größe und der Geometrie dieser Materialinhomogenität. Während die korrekte Bestimmung einer Defektgröße zweifelsfrei eine Messaufgabe darstellt, ist die Detektion eines Materialdefekts die Hauptaufgabe eines Prüfsystems. Allerdings sind manche Defekte zu klein, um detektiert zu werden. Es ist jedoch schwierig, etwas zu bemessen, was nur schwer gefunden werden kann, stellen sowohl die Detektion als auch die Fähigkeit den Defekt zu bemaßen, Teile der der Bewertung eines Prüfsystems dar. Die vorliegende Publikation beschäftigt sich zum einen mit der Notwendigkeit, die Auffindwahrscheinlichkeit von Prüfverfahren zu bewerten, und zum anderen mit den Schritten, mit denen das Konzept der Prüfunsicherheitsbewertung national und international vorangetrieben wird. Final werden die Methoden evaluiert, die den Schulterschluss zwischen Prüf- und Messunsicherheitsbestimmung ermöglichen. Ergänzt wird der Artikel mit Beispielen aus der Industrie, welche die aktuelle Relevanz des Themas untermauern. T2 - 10. VDI-Fachtagung Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen – Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021 CY - Erfurt, Germany DA - 10.11.2021 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Zuverlässigkeit KW - Probability of detection KW - Messunsicherheit KW - Human factors PY - 2021 SN - 978-3-18-102390-7 DO - https://doi.org/10.51202/9783181023907-367 SN - 0083-5560 VL - VDI-Bericht 2390 SP - 367 EP - 372 PB - VDI Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54250 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, U. A1 - Deresch, A. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. T1 - Schnelle Messung und tomographische Rekonstruktion von Brennflecken < 5 μm durch Aufnahmen strukturierter Prüfkörper N2 - Im Europäischen EMPIR-Projekt „NanoXSpot“ (Measurement of the focal spot size of Xray tubes with spot sizes down to 100 nm) werden neue Messmethoden für Brennflecke von Röntgenröhren entwickelt. Teil des Projektes ist die Entwicklung eines zur Lochkameramethode äquivalenten Messverfahrens für kleine Brennflecke. ASTM E 1165-20, Annex A, beschreibt die Bestimmung von Brennfleckgrößen aus Kantenprofilen von Lochaufnahmen für Röntgenröhren mit Brennflecken > 50 μm. Es wurde bereits vorgeschlagen über die Analyse der richtungsabhängigen Kantenunschärfe einer Lochblende und anschließender CT-Rekonstruktion die Intensitätsverteilung des Brennflecks äquivalent zur Lochkameraaufnahme zu berechnen. Die Lochkameramethode, wie in EN 12543-2 und ASTM E 1165-20 beschrieben, ist im unteren Größenbereich für Mikrofokusröhren nicht geeignet, da Pinholes < 10 μm schwer zu fertigen sind und lange Belichtungszeiten erwartet werden. Mit Hilfe exakt gefertigter Lochblenden sowie strukturierter Targets mit konvergierenden Strukturen wird der Bereich mit der Single-Shot-CT-Methode auf die Messung von Mikrofokusröhren, alternativ zur Vermessung von Kanten oder Strichgruppenkörpern, erweitert. Die rekonstruierten Brennfleckformen werden mit Kantenund Lochkameraaufnahmen quantitativ verglichen, um die Messgenauigkeit zu bewerten. Außerdem werden CNR und Messzeit bestimmt, um die Wirtschaftlichkeit der Verfahren zu bewerten. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Prüfkörper KW - Rekonstruktion PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-561846 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-56184 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Review of moisture measurements in civil engineering with ground penetrating radar – Applied methods and signal features N2 - When applying Ground Penetrating Radar (GPR) to assess the moisture content of building materials, different medium properties, dimensions, interfaces and other unknown influences may require specific strategies to achieve useful results. Hence, we present an overview of the various approaches to carry out moisture measurements with GPR in civil engineering (CE). We especially focus on the applied Signal features such as time, amplitude and frequency features and discuss their limitations. Since the majority of publications rely on one single feature when applying moisture measurements, we also hope to encourage the consideration of approaches that combine different signal features for further developments. KW - Ground Penetrating Radar KW - Moisture KW - Civil engineering KW - Signal features PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-520684 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122250 VL - 278 SP - 122250 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52068 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim T1 - Feuchtemessung an Fußböden mit Radar und Neutronensonde – Ein Vergleich von Labor und Praxis N2 - Nach Auftreten eines Feuchteschadens in Fußbodenaufbauten sind sowohl die zeitnahe Feststellung als auch Eingrenzung betroffener Bereiche von besonderer Bedeutung. So können erforderliche Renovierungsmaßnahmen effizient geplant und mögliche Folgeschäden vermieden werden. Zur messtechnischen Beantwortung dieser Fragestellungen werden bereits seit vielen Jahren Neutronensonden eingesetzt, welche allerdings keine Tiefenzuordnung des schadensträchtigen Flüssigwassers zulassen. Hierzu müssen mit hohem zeitlichem und finanziellem Aufwand zerstörende Sondierungsbohrungen vorgenommen werden, welche zukünftig durch den parallelen Einsatz des Radarverfahrens vermieden werden könnten. In systematischen Laborstudien wurden gängige Feuchteschäden an häufig anzutreffenden Fußbodenaufbauten simuliert und deren Einfluss auf das Messsignal untersucht. Hierbei kamen Zementund Anhydritestriche, sowie die Dämmmaterialen Styropor, Styrodur, Glaswolle und Perlite-Schüttung mit variierenden Schichtdicken zum Einsatz, um die vielfältigen Konfigurationen der Praxis abzubilden. Für den gewonnenen Datensatz konnten geeignete Signalmerkmale extrahiert werden, welche mithilfe multivariater Datenauswertung eine Klassifizierung des vorliegenden Schadenfalls zulassen. Zum Ende des Forschungsvorhabens steht besonders die Anwendbarkeit der entwickelten Methoden für die Praxis im Fokus. Hierzu wurden Messungen an realen Schadensfällen durchgeführt und deren Ergebnisse mit den Laboruntersuchungen verglichen. Hierbei stellten sich variierende Schichtdicken, sowie vorkommende Fußbodenheizungen und Armierungsgitter als mögliche Fehlerquellen für eine vollständig automatisierte Auswertung heraus. T2 - 81. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG) CY - Online meeting DA - 01.03.2021 KW - Radar KW - Feuchte KW - Fußboden KW - Neutronensonde PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-522227 DO - https://doi.org/10.23689/fidgeo-3955 AN - OPUS4-52222 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Moreno Torres, Benjami A1 - Völker, Christoph A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Hanke, T. A1 - Kruschwitz, Sabine ED - Tosti, F. T1 - An Ontology-Based Approach to Enable Data-Driven Research in the Field of NDT in Civil Engineering N2 - Although measurement data from the civil engineering sector are an important basis for scientific analyses in the field of non-destructive testing (NDT), there is still no uniform representation of these data. An analysis of data sets across different test objects or test types is therefore associated with a high manual effort. Ontologies and the semantic web are technologies already used in numerous intelligent systems such as material cyberinfrastructures or research databases. This contribution demonstrates the application of these technologies to the case of the 1H nuclear magnetic resonance relaxometry, which is commonly used to characterize water content and porosity distri-bution in solids. The methodology implemented for this purpose was developed specifically to be applied to materials science (MS) tests. The aim of this paper is to analyze such a methodology from the perspective of data interoperability using ontologies. Three benefits are expected from this ap-proach to the study of the implementation of interoperability in the NDT domain: First, expanding knowledge of how the intrinsic characteristics of the NDT domain determine the application of semantic technologies. Second, to determine which aspects of such an implementation can be improved and in what ways. Finally, the baselines of future research in the field of data integration for NDT are drawn. KW - Ontology Engineering KW - Interoperability KW - Data-integration KW - NMR relaxometry KW - materials informatics PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-529716 DO - https://doi.org/10.3390/rs13122426 SN - 2072-4292 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. VL - 13 IS - 12 SP - 2426 PB - Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI) CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-52971 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Application of 1H proton NMR relaxometry to building materials - A review N2 - Since nuclear magnetic resonance with focus on 1H protons is highly sensitive to pore filling fluids, it is nowadays often applied for the investigation of porous media. Mainly in materials research and especially in the field of non-destructive testing in civil engineering it is increasingly used. Scientific questions about and based on NMR meanwhile cover a broad spectrum. To give an overview, we have reviewed various studies dealing with the determination of moisture contents and parameters such as the pore-size distribution, surface relaxivity, porosity, etc. In some papers, the monitoring of moisture transport in connection with degradation processes or admixtures was the main objective. In other papers, NMR was used for pore space analysis or even applied on site to assess the state of conservation of cultural heritage. Building materials that have been investigated in the presented studies are for example cement, concrete, woods, sandstones etc. In this paper, short descriptions and the significant results of the reviewed articles are summarized and their measurement problems and discrepancies are pointed out. A special feature of this review article is the concise tabular compilation of determined 𝑇1 and 𝑇2 relaxation times, as well as of surface relaxivity values for various materials and components. Finally, relevant aspects are summed up and conclusions about the increasing potential of NMR relaxometry for investigations of porous building materials are drawn, followed by an outlook about future applications and the need for technical development. KW - NMR relaxometry KW - Building materials KW - Natural stones KW - Relaxation times KW - Surface relaxivities KW - Moisture KW - Pore space characterization PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521888 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmro.2021.100012 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. VL - 6-7 SP - 100012 PB - Elsevier Inc. CY - Amsterdam AN - OPUS4-52188 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Möglichkeiten und Grenzen der zerstörungsfreien Erfassung niedriger Feuchtegehalte in teilgesättigten Sandsteinen mit 1H-NMR N2 - Die zerstörungsfreie Ermittlung der Materialfeuchte in Baustoffen ist für das Bauwesen von großer Bedeutung, denn ein erhöhter Feuchteeintrag kann zu Schimmelbildung, Alkali-Kieselsäure-Reaktionen, Korrosion etc. führen und somit ein hohes Schadenspotential mit sich bringen. Auch wenn zur qualitativen Lokalisierung möglicher Schad- und Risikostellen bereits zahlreiche zerstörungsfreie Verfahren in der Praxis Anwendung finden, besteht ein Mangel an quantitativen Verfahren, die auch bei niedrigen Feuchtegehalten sensitiv sind. Eine Methode zur zerstörungsfreien und quantitativen Bestimmung des Feuchtegehaltes und der effektiven Porosität ist die 1H-Kernspinresonzanzmethode (NMR). Da NMR sensitiv für die molekulare Beweglichkeit von Wasserstoffprotonen ist, lassen sich Informationen über die Bindungsform und -stärke sowie der Umgebung (Porengröße und Mineralzusammensetzung) der Wasserstoffprotonen gewinnen. Obwohl es bereits seit über 20 Jahren mobile NMR-Messeräte gibt, wird NMR heutzutage immer noch weitestgehend im Labor eingesetzt. Dies liegt daran, dass sie aufgrund der verwendeten Permanentmagnete schwer sind und nur äußerst geringe Eindringtiefen ermöglichen. In einer derzeit laufenden Forschungsarbeit wird deshalb ein speziell für Bohrkerne entworfener NMR-Tomograph eingesetzt. Mit seiner minimalen Echozeit von 50 µs lässt sich (abhängig von der Oberflächenrelaxivität) Wasser bis in nanometergroßen Poren erfassen. Um die Sensitivität von NMR bei Teilsättigung zu untersuchen, wurden verschiedene Sandsteinproben in Exsikkatoren mit relativen Luftfeuchten im Bereich von 33 % bis 96 % gelagert. Als Referenzen dienen zum einen das NMR-Signal bei Vollsättigung und zum anderen die Porengrößenverteilung aus Quecksilberporosimetriemessungen (MIP). Um die NMR-Sensitivität zu bewerten, wird die Korrelation der NMR-Amplitude mit den gravimetrisch ermittelten Feuchtegehalten sowie ein Vergleich der Porosität aus NMR und MIP betrachtet. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass sowohl die Reduzierung der Wasserfilmdicke als auch die Verkleinerung von Porengrößen zu einer ähnlichen Verkürzung der T2-Relaxationszeit führt. Als Ausblick wird ein Lösungsansatz vorgestellt, bei dem die NMR-Signale mit der Wasserfilmdickenberechnung basierend auf der relativen Luftfeuchte im Material korreliert werden. T2 - 81. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Online meeting DA - 01.03.2021 KW - NMR KW - Sandsteine KW - Porosität KW - Oberflächenrelaxivität KW - Feuchtegehalt PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-522271 DO - https://doi.org/10.23689/fidgeo-3957 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-52227 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, Tobias A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Combining Signal Features of Ground-Penetrating Radar to Classify Moisture Damage in Layered Building Floors N2 - To date, the destructive extraction and analysis of drilling cores is the main possibility to obtain depth information about damaging water ingress in building floors. The time- and costintensive procedure constitutes an additional burden for building insurances that already list piped water damage as their largest item. With its high sensitivity for water, a ground-penetrating radar (GPR) could provide important support to approach this problem in a non-destructive way. In this research, we study the influence of moisture damage on GPR signals at different floor constructions. For this purpose, a modular specimen with interchangeable layers is developed to vary the screed and insulation material, as well as the respective layer thickness. The obtained data set is then used to investigate suitable signal features to classify three scenarios: dry, damaged insulation, and damaged screed. It was found that analyzing statistical distributions of A-scan features inside one B-scan allows for accurate classification on unknown floor constructions. Combining the features with multivariate data analysis and machine learning was the key to achieve satisfying results. The developed method provides a basis for upcoming validations on real damage cases. KW - Radar KW - Material Moisture KW - Non-destructive testing KW - Signal Features KW - Civil Engineering KW - Machine Learning PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-533606 DO - https://doi.org/10.3390/app11198820 VL - 11 IS - 19 SP - 8820 PB - MDPI AN - OPUS4-53360 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Interpretation of NMR signals from partly saturated sandstones N2 - The development of prevention methods and the detection of moisture related damages in buildings and transport infrastructure at an early stage are current issues in the field of non-destructive testing in civil engineering. Especially the subject of partial saturation requires further research since it is more likely to occur than full saturation of the material. In fact, partial saturation in porous media is even more complicated because both fully and partly saturated pores (i.e. pores in which the surfaces are covered with thin water layers) are present. As the non-destructive method nuclear magnetic resonance (NMR) enables the measurement and quantification of relative low moisture contents, it is suitable for the investigation of partly saturated porous building materials. Nevertheless, the differentiation between partly and fully saturated pores is still a challenge. Therefore, in this study, we investigate two sandstones types (Bozanov and Schönbrunner sandstone) at various defined saturation states by using NMR. Furthermore, we measure the relative humidities within the samples and compute the water layer thicknesses (WLT) along the pore walls of all pore sizes to calculate the corresponding degree of pore saturation. To finally assign the NMR signals to pore sizes and to differentiate between partly and fully saturated pores, the water content distribution obtained from the WLT calculation is used for calibration of the relaxation-time distribution. In this extended abstract, selected results only for Schönbrunner sandstone are presented. T2 - ISEMA 2021 CY - Online meeting DA - 26.07.2021 KW - NMR KW - Relative humidity KW - Water layer thickness KW - Partial pore saturation KW - Pore-size distribution PY - 2021 SN - 978-1-7281-8736-5 VL - 2021 SP - 111 EP - 115 PB - IEEE AN - OPUS4-53045 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim T1 - Classification of moisture damage in layered building floors with GPR and neutron probe N2 - In 2019, 3.1 billion Euro of damage was caused by piped water, accounting for the largest share (53%) of building insurance claims in Germany. In the event of damage, the accurate determination and localization of water ingress is essential to plan for and perform efficient renovations. Neutron probes are already applied successfully on building floors to localize the source of damage and other affected areas. However, additional information about the depth of moisture penetration can only be obtained by the destructive extraction of drilling cores, which is a time- and cost-intensive procedure. With its high sensitivity to water and fast measurement procedure, Ground Penetrating Radar (GPR) can serve as a suitable extension to the neutron probe, enabling more precise characterization of common forms of moisture damage. In this research project, we study the influence of common types of moisture damage in differing floor constructions using GPR and a neutron probe. A measurement setup with interchangeable layers is used to vary the screed material (cement or anhydrite) and insulation material (Styrofoam, Styrodur, glass wool, perlite), as well as the respective layer thickness. Every configuration is measured for the following main cases: 1) dry state; 2) with a damaged insulation layer and 3) a damaged screed layer. The evaluation is focused on the extraction of distinctive signal features for GPR, which can be used to classify the underlying case of damage. Furthermore, possible combinations of these features are investigated using multivariate data analysis and machine learning in order to evaluate the influence of different floor constructions. To validate the developed methods, practical measurements on real damage cases in Germany are carried out and compared to reference data obtained from drilling cores. T2 - EGU 21 General Assembly CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Radar KW - Moisture KW - Building floors PY - 2021 AN - OPUS4-52532 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Interpretation of NMR signals from partly saturated sandstones N2 - The development of prevention methods and the detection of moisture related damages in buildings and transport infrastructure at an early stage are current issues in the field of non-destructive testing in civil engineering. Especially the subject of partial saturation requires further research since it is more likely to occur than full saturation of the material. In fact, partial saturation in porous media is even more complicated because both fully and partly saturated pores (i.e. pores in which the surfaces are covered with thin water layers) are present. As the non-destructive method nuclear magnetic resonance (NMR) enables the measurement and quantification of relative low moisture contents, it is suitable for the investigation of partly saturated porous building materials. Nevertheless, the differentiation between partly and fully saturated pores is still a challenge. Therefore, in this study, we investigate two sandstones types (Bozanov and Schönbrunner sandstone) at various defined saturation states by using NMR. Furthermore, we measure the relative humidities within the samples and compute the water layer thicknesses (WLT) along the pore walls of all pore sizes to calculate the corresponding degree of pore saturation. To finally assign the NMR signals to pore sizes and to differentiate between partly and fully saturated pores, the water content distribution obtained from the WLT calculation is used for calibration of the relaxation-time distribution. T2 - ISEMA 2021 CY - Online meeting DA - 26.07.2021 KW - NMR KW - Relative humidity KW - Water layer thickness KW - Partial pore saturation KW - Pore-size distribution PY - 2021 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-53044 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fricke, F. A1 - Brandalero, M. A1 - Liehr, Sascha A1 - Kern, Simon A1 - Meyer, Klas A1 - Kowarik, Stefan A1 - Hierzegger, R. A1 - Westerdick, S. A1 - Maiwald, Michael A1 - Hübner, M. T1 - Artificial Intelligence for Mass Spectrometry and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Using a Novel Data Augmentation Method N2 - Mass Spectrometry (MS) and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) are valuable analytical and quality control methods for most industrial chemical processes as they provide information on the concentrations of individual compounds and by-products. These processes are traditionally carried out manually and by a specialist, which takes a substantial amount of time and prevents their utilization for real-time closed-loop process control. This paper presents recent advances from two projects that use Artificial Neural Networks (ANNs) to address the challenges of automation and performance-efficient realizations of MS and NMR. In the first part, a complete toolchain has been realized to develop simulated spectra and train ANNs to identify compounds in MS. In the second part, a limited number of experimental NMR spectra have been augmented by simulated spectra, to train an ANN with better prediction performance and speed than state-of-the-art analysis. These results suggest that, in the context of the digital transformation of the process industry, we are now on the threshold of a strongly simplified use of MS and MRS and the accompanying data evaluation by machine-supported procedures, and can utilize both methods much wider for reaction and process monitoring or quality control. KW - Industry 4.0 KW - Cyber-Physical Systems KW - Artificial Neural Networks KW - Mass Spectrometry KW - Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy KW - Modular Production PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-539412 UR - https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9638378 DO - https://doi.org/10.1109/TETC.2021.3131371 SN - 2168-6750 VL - 10 IS - 1 SP - 87 EP - 98 PB - IEEE AN - OPUS4-53941 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF ED - Hahn, Oliver ED - Doil, Thorsten T1 - Workshop Kulturguterhaltung - Vom Dampfkessel zu Nanomaterialien N2 - Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Leserinnen und Leser, bereits im ersten Band der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung hatte ich angeführt, dass bei der Untersuchung von kulturellen Artefakten naturwissenschaftliche Untersuchungsmethoden zunehmend an Bedeutung gewinnen, sie eigentlich unverzichtbar geworden sind. Ein besonders einprägsames Beispiel dieser fächerübergreifenden Zusammenarbeit zwischen Geisteswissenschaften, Naturwissenschaften und Restaurierungswissenschaften war die Ausstellung Johannes Vermeer. Vom Innehalten, die in diesem Jahr in der Gemäldegalerie Alter Meister in den staatlichen Kunstsammlungen Dresden gezeigt wurde. Eigens für diese Ausstellung wurde das Gemälde Brieflesendes Mädchen am offenen Fenster einer grundlegenden Restaurierung unterzogen. Diese Restaurierung diente jedoch nicht nur der Reparatur des Bildes. Um sich dem ursprünglichen Zustand des Gemäldes zwischen 1657 und 1659 anzunähern, wurden später hinzugefügte Malschichten großflächig abgenommen. Möglich wurde dies durch unterschiedliche, bildgebende materialwissenschaftliche Untersuchungen im Vorfeld, welche die wissenschaftlichen Grundlagen für die Diskussion über den weiteren Umgang mit der Lesenden schufen. Materialanalytische Verfahren wurden und werden ständig weiterentwickelt und optimiert. Sei es, um aus einer Vielzahl von Einzelmessungen ein Gesamtbild zu erstellen, oder die Größe einer Probenentnahme so zu reduzieren, dass von einer „minimal-invasiven“ oder „quasi nicht-invasiven“ Untersuchung ausgegangen werden kann. Nun feiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, zusammen mit ihren Vorgängerinstitutionen, den königlichen Versuchsanstalten, in diesem Jahr ihren einhundertfünfzigsten Geburtstag. Sie blickt damit auf eine lange Tradition materialwissenschaftlicher Analysen zurück, an deren Beginn beispielsweise die metallographischen Untersuchungen von Adolf Martens stehen. Derartige Untersuchungen bilden auch heute noch einen wesentlichen Bestandteil archäometallurgischer Forschung. Die Historie bzw. die Weiterentwicklung der Methodik lässt sich hier besonders gut nachzeichnen. Jedoch blicken auch Verfahren zur Charakterisierung weiterer Werkstoffe, wie Glas, Keramik, oder organischer Materialien auf eine lange Geschichte zurück. Die in diesem Band der N.i.Ke.-Schriftenreihe präsentierten Beiträge dokumentieren einerseits aktuelle Forschungsarbeiten, die erst in diesem Jahr in entsprechenden Fachjournalen publiziert wurden, andererseits liegen einige der Arbeiten bereits 50 Jahre zurück. Sie bekunden damit nicht nur die materialtechnologische und historische Bandbreite der Projekte, sondern offenbaren die Vielfältigkeit kulturhistorischer oder restauratorischer Fragestellungen, zu deren Beantwortung natur- und materialwissenschaftliche Forschung wesentliche Beiträge liefern können. Ich bedanke mich bei allen Kolleginnen und Kollegen, die zur Erstellung dieser dritten Ausgabe der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung beigetragen haben. Ihre Aufsätze ermöglichen den Blick in die Vielfältigkeit materialwissenschaftlicher Untersuchungen im Bereich Kunst- und Kulturgut. Ich wünsche Ihnen viel Spaß auf dieser kleinen Zeitreise. T2 - Workshop Kulturguterhaltung - Vom Dampfkessel zu Nanomaterialien CY - Berlin, Germany DA - 17.11.2021 KW - Pergamonmuseums KW - Schriftrollen vom Toten Meer KW - Gold mit Synchrotronstrahlung KW - Kandelaber des Ensembles am Charlottenburger Tor KW - Berliner Tuffsteinfassaden KW - Betondickglasfenster des Glockenturms am Eiermannbau KW - Kaiser-Wilhelm-Gedächtniskirche KW - Radiografische Untersuchung PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543239 UR - https://netzwerke.bam.de/Netzwerke/Navigation/DE/Netzwerke/NIKE/nike.html VL - 3 SP - 1 EP - 155 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-54323 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias T1 - Process monitoring in metal AM@BAM, the project ProMoAM N2 - In this presentation we give an overview of activities regarding non-destructive testing of AM components during the manufacturing process. For this purpose, we installed different NDT methods inside the AM systems. The results obtained during the manufacturing process are presented and discussed. T2 - 74th IIW Annual Assembly and International Conference CY - Online meeting DA - 07.07.2021 KW - Non-destructive testing KW - Additive manufacturing KW - Online monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-53186 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther T1 - Effects of inter layer time and build height on resulting properties of 316L stainless steel processed by laser powder bed fusion N2 - Das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen (engl. laser powder bed fusion, L-PBF) ist die am weitesten verbreitete additive Fertigungstechnologie für die Herstellung metallischer Komponenten. Unter der Vielzahl an Einflussfaktoren auf die Qualität und die mechanischen Eigenschaften von L PBF-Bauteilen hat die Zwischenlagenzeit (engl. inter layer time, ILT) bisher kaum Beachtung in der wissenschaftlichen Literatur gefunden, obwohl sie je nach Bauraumausnutzungsgrad stark variieren kann. In diesem Vortrag werden Ergebnisse einer Studie präsentiert, die den Einfluss der ILT in Kombination mit der Bauteilhöhe und unter Berücksichtigung verschiedener Volumenenergiedichten am Beispiel der austenitischen Stahllegierung AISI 316L untersucht. Die Fertigungsprozesse wurden in situ mittels Thermographiekamera überwacht, sodass Informationen über das Abkühlverhalten der Bauteile während des Prozesses gewonnen werden konnten. Es wurden signifikante Effekte der ILT und der Bauteilhöhe auf Wärmeakkumulation, Mikrostruktur, Schmelzbadgeometrie und Härte festgestellt. Ferner konnte ein Anstieg von Defektdichten bei einem gegenseitigen Wechselspiel aus Bauteilhöhe und ILT aufgezeigt werden. Die Zwischenlagenzeit wurde somit als kritischer Faktor für die L-PBF-Fertigung von Realbauteilen identifiziert. T2 - Workshop In-situ Monitoring and Microstructure Development in Additive Manufactured Alloys CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Infrared thermography KW - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) KW - Selective Laser Melting (SLM) KW - Additive Manufacturing (AM) KW - Process monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-52699 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ulbricht, Alexander T1 - Tales from Within: Residual Stress and Void Formation in LPBF 316L N2 - An unusual microstructure, inherent residual stresses and void formation are the three key aspects to control when assessing metallic parts made by LPBF. This talk explains an experiment to unravel the interlinked influence of the two mechanisms for the formation of residual stresses in LPBF: the temperature gradient mechanism and constricted solidification shrinkage. The impact of each mechanism on the shape and magnitudes of the residual stress distribution is described. Combined results from neutron diffraction, X-ray diffraction, computed tomography and in-situ thermography are presented. Also, influence of scan strategies as well as surface roughness of subjacent layers on void formation is shown. Results from computed tomography and in-situ thermography of a specimen dedicated to study the interaction of the melt pool with layers of powder underneath the currently illuminated surface are presented. T2 - 2nd Workshop on In-situ Monitoring and Microstructure Development in Additive Manufacturing CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Neutron diffraction KW - Laser powder bed fusion KW - In-situ thermography KW - Computed tomography KW - X-ray diffraction KW - Residual stress KW - Pore formation KW - AISI 316L PY - 2021 AN - OPUS4-52819 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Plarre, Rüdiger A1 - Zocca, Andrea A1 - Spitzer, Andrea A1 - Benemann, Sigrid A1 - Gorbushina, Anna A1 - Li, Y. A1 - Waske, Anja A1 - Funk, Alexander A1 - Wilgig, Janka A1 - Günster, Jens T1 - Searching for biological feedstock material: 3D printing of wood particles from house borer and drywood termite frass N2 - Frass (fine powdery refuse or fragile perforated wood produced by the activity of boring insects) of larvae of the European house borer (EHB) and of drywood termites was tested as a natural and novel feedstock for 3D-printing of wood-based materials. Small particles produced by the drywood termite Incisitermes marginipennis and the EHB Hylotrupes bajulus during feeding in construction timber, were used. Frass is a powdery material of particularly consistent quality that is essentially biologically processed wood mixed with debris of wood and faeces. The filigree-like particles flow easily permitting the build-up of woodbased structures in a layer wise fashion using the Binder Jetting printing process. The Quality of powders produced by different insect species was compared along with the processing steps and properties of the printed parts. Drywood termite frass with a Hausner Ratio HR = 1.1 with ρBulk = 0.67 g/cm3 and ρTap = 0.74 g/cm3 was perfectly suited to deposition of uniformly packed layers in 3D printing. We suggest that a variety of naturally available feedstocks could be used in environmentally responsible approaches to scientific material sciences/additive manufacturing. KW - 3D printing KW - X-ray tomographic KW - SEM micrography KW - Drywood termite PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521517 DO - https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246511 VL - 16 IS - 2 SP - e0246511 AN - OPUS4-52151 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija T1 - NDE 4.0: Redefining Traditional Inspector Roles N2 - The successful shift to NDE 4.0 will not only require developing and embracing new technologies associated with the fourth industrial revolution or becoming an integral part of the overall Industry 4.0, but also developing and adopting new ways of working. It is undoubtful that people will remain in charge of the inspections. However, it is arguable if the current “procedure-following” “level I-III” paradigm can withstand the changes that come along NDE 4.0. With the increased autonomy and interconnectedness expected with NDT 4.0, the majority of traditional NDE tasks will no longer be needed. Instead, different skills, such as that of programming and adapting systems, as well as problem solving, will become vital for the inspections. Therefore, we suggest that a new paradigm is needed—one in which inspector roles and, thus, also the requirements will have to be reinvented. We expect the inspectors to be relieved from the tedious and error prone aspects of the current system and to take responsibility for increasingly complex automated systems and work in closer collaboration with other experts. Thus, we propose that the traditional inspector roles will be transformed into that of the system developer, caretaker and problem solver, each requiring a specific set of skills and assuming different responsibilities. In this talk, we will present the new roles and discuss the challenges that may arise with them. T2 - NDE for industry – annual workshop CY - Online meeting DA - 29.06.2021 KW - Non-Destructive Evaluation KW - NDE 4.0 KW - Human-Machine Interaction KW - Industry 4.0 KW - Inspection Personnel KW - Human-Centered Approach KW - Human Factors KW - Acceptance PY - 2021 AN - OPUS4-53548 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bintz, Thilo T1 - An NMR tomograph for building materials - applications , experimental studies and limitations N2 - Introduction of the NMR Tomograph of Department 8.0 at BAM, the applications, technical limitations, and uses in laboratory studies. T2 - International Conference on Electromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances (ISEMA) 2021 CY - Kiel, Germany DA - 26.07.2021 KW - NMR relaxometry KW - NMR imaging KW - Sensitivity KW - Building materials PY - 2021 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-53043 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bintz, Thilo A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Lauinger, Robert A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - An NMR tomograph for building materials - applications, experimental studies and limitations - N2 - A summary of the possibilities, technical limitations and application examples for a unique NMR tomograph at BAM. T2 - 13th International Conference on Electromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances (ISEMA), 2021 CY - Kiel, Germany DA - 27.06.2021 KW - Relaxation time distribution KW - NMR imaging KW - Capillary suction PY - 2021 SN - 978-1-7281-8738-9 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. SP - 106 EP - 110 PB - IEEE AN - OPUS4-53116 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -