TY - CONF A1 - Kanzler, D. A1 - Rentala, V. K. A1 - Bertovic, Marija A1 - Heckel, Thomas A1 - Tkachenko, Viktoriya A1 - Given, Joseph A1 - Keßler, S. A1 - Dethof, F. A1 - Jüngert, A. A1 - Vrana, J. T1 - Lasst uns mal POD standardisieren! T2 - DGZfP-Jahrestagung 2022 N2 - Seit beinahe 50 Jahren werden Zuverlässigkeitsbewertungen zerstörungsfreier Prüfverfahren erfolgreich in unterschiedlichen Industriebranchen eingesetzt. Dennoch gibt es weiterhin viele Vorbehalte, da die Bewertungsgrundlage nicht standardisiert ist und konkrete Handlungsanweisungen fehlen. Dem gegenüber steht die Anerkennung in der ZfP-Community. Es ist bisher nur Wenigen bekannt, dass dem Wissen über die Zuverlässigkeit eines zerstörungsfreien Prüfverfahren eineSchlüsselfunktion für die ZfP 4.0 zukommt. Im Vortrag wird die Notwendigkeit für eine Norm oder eine Richtlinie zum Thema Zuverlässigkeitsbewertungen aufgezeigt. Es wird darauf eingegangen, warum es bisher (in Deutschland) noch keine Richtlinie gab und gibt und was der:die Anwender:innen aus einer Richtlinie zur Zuverlässigkeitsbewertung von ZfP-Prüfverfahren erwarten kann. Es werden konkrete Schritte und Vorgehensweisen zur Bewertung der Zuverlässigkeit eines Verfahrens aufgezeigt; von der Definition eines Anwendungsfalls, über die Herstellung geeigneter Testkörper bis hin zur Durchführung und Bewertung von Prüfungen unter Einbeziehung von menschlichen Einflüssen. Die Beispiele umfassen sowohl Anwendungen aus dem Bauwesen als auch aus dem Maschinen- und Anlagenbau. Der Vortrag fasst die bisherigen und geplanten Arbeiten in dem WIPANO Projekt „Normung für die probabilistische Bewertung der Zuverlässigkeit für zerstörungsfreie Prüfverfahren“ zusammen. T2 - DGZfP Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Zuverlässigkeit KW - POD KW - Probability of detection KW - Reliability KW - Human Factors KW - Simulation PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-560113 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-56011 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija A1 - Given, Joseph A1 - Lehleitner, Johannes T1 - First insights into the human-related risks of tunnel inspection T2 - NDT-CE 2022 N2 - Whereas human factors (HF) in the non-destructive testing (NDT) of metallic components are a poorly investigated topic (in comparison to other industrial fields such as aviation), HF in the inspection of concrete components are even less known. Studies have shown that there is always some variability between individuals in their inspection results and that HF affect the reliability of NDT inspections. The aim of the ongoing WIPANO project is to draft a standard for a holistic reliability assessment, with concrete inspection as one case study. This includes also the HF. A human-oriented Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) was carried out to do the following: a) identify possible human-related risks in tunnel inspection processes using a laser scan method (including data collection,evaluation, and assessment of tunnel damage) and b) evaluate these human-related risks as regards their possible causes, consequences and probability of occurrence – in addition with respect to existing and possible preventive measures. The results show that the causes for possible failures can lie within people, the physical environment, technology, organisation, and extra-organisational environment. Whereas current preventive measures rely mostly on the individual and quality management practices, there is potential for even larger improvement at the organisational and extra-organisational level. The FMEA results were also used to develop a quantification method to further understand the HF in tunnel inspection, which could possibly be included in the information into the overall reliability assessment. The usage of qualitative and quantitative data collected through the human-FMEA within the proposed quantification method shows promise that HF can be quantified and could offer broader understanding of HF influences on inspection in various industries T2 - The International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering CY - Zurich, Switzerland DA - 16.08.2022 KW - Human Factors KW - Failure Modes and Effects Analysis KW - FMEA KW - Tunnel Inspection KW - NDT Reliability KW - Quantification PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-560138 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-56013 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brence, Blaž A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens T1 - Interdigital Transducers for Structural Health Monitoring N2 - Interdigital transducers (IDTs) are a well-known tool for excitation of surface acoustic waves. The use of IDTs is versatile, but they are most commonly employed as actuators for excitation of ultrasonic guided waves (UGWs). However, they are still a relatively new technology, which leaves many possibilities for future research, especially in the scope of newly emerging structural health monitoring (SHM) systems. IDTs offer low weight, design flexibility and beam directivity, which make them ideal candidates for employment in such systems. Due to the IDTs’ and waves’ complexity, problems often cannot be described analytically, therefore they require numerical solutions and experimental validations. In this contribution, a novel, simple use of IDTs, in the scope of SHM is described. Firstly, numerical findings acquired with finite element method are presented. To validate those results, experiments in a plate-like waveguide are carried out. A good agreement between them is found. The results show the potential of the IDTs in yet another prospective application, which could be attractive for adoption in the future. T2 - DAGA 2022 - Jahrestagung für Akustik CY - Stuttgart, Germany DA - 21.03.2022 KW - Lamb waves KW - Ultrasonic Guided Waves KW - Selective excitation PY - 2022 AN - OPUS4-55500 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brence, Blaž A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Prager, Jens T1 - Interdigital Transducers for Structural Health Monitoring T2 - Tagungsband der 48. Jahrestagung für Akustik (DAGA) N2 - Interdigital transducers (IDTs) are a well-known tool for excitation of surface acoustic waves. The use of IDTs is versatile, but they are most commonly employed as actuators for excitation of ultrasonic guided waves (UGWs). However, they are still a relatively new technology, which leaves many possibilities for future research, especially in the scope of newly emerging structural health monitoring (SHM) systems. IDTs offer low weight, design flexibility and beam directivity, which make them ideal candidates for employment in such systems. Due to the IDTs’ and waves’ complexity, problems often cannot be described analytically, therefore they require numerical solutions and experimental validations. In this contribution, a novel, simple use of IDTs, in the scope of SHM is described. Firstly, numerical findings acquired with finite element method are presented. To validate those results, experiments in a plate-like waveguide are carried out. A good agreement between them is found. The results show the potential of the IDTs in yet another prospective application, which could be attractive for adoption in the future. T2 - 48. Jahrestagung für Akustik (DAGA) CY - Stuttgart, Germany DA - 21.03.2022 KW - Lamb waves KW - Ultrasonic Guided Waves KW - Selective excitation PY - 2022 SP - 221 EP - 224 AN - OPUS4-55501 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brence, Blaž A1 - Bulling, Jannis A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Kraemer, P. A1 - Prager, Jens T1 - Determination of a notch depth using ultrasonic guided waves N2 - In non-destructive testing and structural health monitoring, ultrasonic guided waves (UGWs) are of great interest for finding and characterizing structural flaws. The interaction of the waves with the flaws can often not be described analytically due to waves’ complexity. This makes numerical simulations and experiments indispensable. However, mentioned field of research is still relatively young and most of the methods focus on flaw localization, using time of flight of the reflected signal. This leaves many possibilities for further research, especially when it comes to separate analysis of different propagating modes. It is well-known that ultrasonic wave modes convert when interacting with flaws. When a fundamental mode (A0 or S0) encounters a notch, it interacts and converts to another fundamental mode. In this contribution, this effect is used to analyze the depth of a notch. Firstly, numerical simulations are presented, which show notch depth proportionality to amplitude ratio of fundamental modes. To validate these results, experiments were carried out on a metal plate with a shallow notch which was gradually deepened. UGWs were excited using a polymer-based interdigital transducer (IDT) and detected with a 3D laser Doppler vibrometer. The IDT is employed to ensure excitation of a single mode and thus to reduce the complexity of the analysis. Good agreement between numerical and experimental results has been found. The results show the potential of UGWs not only for defect reconstruction and localization, but also its precise sizing. T2 - 10th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2022) CY - Palermo, Italy DA - 04.07.2022 KW - Lamb waves KW - Numerical simulation KW - Selective excitation PY - 2022 AN - OPUS4-55502 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Shapovalov, O. A1 - Heckel, Thomas A1 - Gaal, Mate A1 - Weiß, S. T1 - External Acoustical Damping on a Metallic Angle Wedge in a High Temperature Resistant Ultrasonic Probe JF - Acoustics Australia N2 - Ultrasonic probes for high-temperature applications are provided with metallic wedges, which can withstand the contact with the high temperature of the inspected structure. The ultrasonic signal travels within the wedge and gets reflected from its boundaries, causing interference signals called “ghost echoes”. The current work presents an investigation of the additional damping effect provided by porous sintered metal plates applied onto the surface of the wedge. In particular, the study evaluates the effect of damping plate thickness on the interference signal level at different transmission frequencies. Damping plates made of sintered metal SIKA-R 15 AX were attached to a wedge prototype made of steel 1.4301. The study revealed, that the most effective thickness of damping plates in the selected frequency interval of 1 to 4 MHz is equal to 4 mm. The evaluation of the interference signal has shown that the application of such damping plates to the wedge surface contributes to an additional attenuation of an interference signal of 10 to 30 dB after 500 μs of signal propagation. KW - Ultrasonic testing KW - High temperature KW - Acoustical damping KW - Angle wedge KW - Ultrasonic probe PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-553920 DO - https://doi.org/10.1007/s40857-022-00270-9 SN - 0814-6039 SP - 1 EP - 11 PB - Springer AN - OPUS4-55392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Memmolo, V. A1 - Olino, M. A1 - Prager, Jens T1 - Application of Temperature Compensation Strategies for Ultrasonic Guided Waves to Distributed Sensor Networks N2 - The application of temperature compensation strategies is crucial in structural health monitoring approaches based on guided waves. Actually, the varying temperature influences the performance of the inspection system inducing false alarms or missed detection, with a consequent reduction of reliability and impact on probability of detection (POD). This paper quantitatively describes two different methods to compensate the temperature effect, namely the optimal baseline selection (OBS) and the baseline signal stretch (BSS) extending their application to the case of a distributed sensor networks (DSN). This latter introduces a number of possible data to explore compensation strategies which do not necessarily returns univocal results. Hence, a decision framework is needed, which takes into consideration multiple ultrasonic time traces with different arrival times and amplitude. In detail, the effect of temperature separation between baseline time-traces in OBS are investigated considering multiple couples of sensors employed in the DSN. A combined strategy that uses both OBS and a frequent value warning is introduced to find the more probable temperature with increasing reliability of the assessment. The same procedure is applied using the BSS algorithm. Finally, the use of both approaches is introduced, comparing the capability of the mixed algorithm to correctly sort temperature information from OBS and then apply the BSS combining the frequent value warning to have a unique correction all over the DSN. Theoretical results are compared, using data from two several experiments, which use different frequency analysis with either predominantly A0 mode or S0 mode data or both. The focus is given on the fact that different paths are available in a sensor network and several possible combinations of results are available. Nonetheless, introducing a frequent value warning it is possible to increase the efficiency of the OBS and BSS approaches making use of fewer signal processing algorithms. These confirm that the performance of OBS quantitatively agrees with predictions. In addition, the possibility to combine BSS approached also demonstrates that the use of compensation strategies improves detectability and localization of damage even in a DSN. This result can be used to improve the SHM system reliability, with promising perspectives in increasing POD. T2 - ASME 2022 49th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE2022) CY - San Diego, CA, USA DA - 25.07.2022 KW - Performance assessment KW - Elastic waves KW - Structural Health Monitoring PY - 2022 AN - OPUS4-55427 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Towards Characterisation of Elastic Constants of Composite Materials by means of Ultrasonic Guided Waves N2 - The availability of non-destructive methods is particularly important for composites, e.g., carbon or glass fiber-reinforced polymers because their properties strongly depend on the manufacturing process and in-service conditions. Composites are mostly used in thin-walled components which are perfectly suited for the characterisation with ultrasonic guided waves (UGWs). In this contribution, we demonstrate sensitivities of UGW to different elastic constants of a composite material. Then we present a characterisation procedure which can be used to in-fer elastic properties. Our approach is based on an inverse procedure in which the numeri-cally calculated dispersion curves are fitted to the measured curves. The acquisition is done by applying a broadband piezoelectric transducer (PZT) to excite various UGW modes and a 3D laser Doppler vibrometer (3D LDV) to record them. Compared to the approaches based on laser excitation, the PZT provides a better signal-to-noise ratio because more energy is brought into the structure. Whereas the 3D LDV compared to a 1D LDV or a PZT allows cap-turing in-plane and out-of-plane components giving more dispersion information for a better characterisation. Since the inverse procedure requires many iterations before elastic prop-erties are retrieved, an efficient tool for the calculation of the dispersion curves is necessary. For this, the Scaled Boundary Finite Element Method is used. All in all, a good agreement be-tween theoretical and experimental curves is demonstrated. T2 - ASME 2022 49th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE2022) CY - San Diego, CA, USA DA - 25.07.2022 KW - Carbon fibre reinforced polymer KW - Glass fibre reinforced polymer KW - Inverse procedure PY - 2022 AN - OPUS4-55425 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Melzer, Michael A1 - Kreuter, Daniel A1 - Pelkner, Matthias T1 - Flexible GMR sensors for novel flux leakage testing capabilities N2 - In order to detect small and hidden material defects or micro-cracks, weak and localized magnetic stray fields need to be detected and characterized on the magnetic surface. Current flux leakage sensor elements are rigid and rely on air gaps to detect stray fields several hundred micrometers above the surface. Furthermore, the increasing complexity of critical components, enabled by novel fabrication technologies, primarily additive manufacturing, poses a significant challenge to the available flux leakage testing technologies. The emergence of flexible magneto-electronics paves the way to a compliant form of magnetic sensors that, on one hand, are able to adapt to highly curved surfaces, allowing these measurements to be conducted on irregularly formed components, which are inaccessible for nowadays electromagnetic NDT equipment and, on the other hand, could enhance the detection limit for small magnetic stray fields, by allowing the magneto-sensitive elements to approximate the object’s surface until only a few µm, mediated by thin and flexible packaging. T2 - 38th Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Poros, Greece DA - 20.09.2022 KW - Non-destructive testing KW - Flux leakage testing KW - Flexible sensorics KW - GMR Sensors KW - Flexible electronics PY - 2022 AN - OPUS4-56628 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bauer, R. A1 - Pham, M. A1 - Becker, T. A1 - Melzer, Michael A1 - Pelkner, Matthias A1 - Böhle, B. A1 - op den Winkel, F. A1 - Kliche, K. A1 - Welker, F. A1 - Becker, P. A1 - Pfeffer, A. A1 - Gerber, J. A1 - Holzhey, R. A1 - Wenzel, B. A1 - Slatter, R. A1 - Grönefeld, M. A1 - Nasaruk, M. A1 - Buß, R. A1 - Hille, P. A1 - Bartos, A. A1 - Schreiner, I. T1 - Anforderungen an die technische Darstellung von magnetischen Maßverkörperungen in Konstruktionszeichnungen T2 - DIN-Spezifikation N2 - Dieses Dokument legt Anforderungen an die technische Darstellung von Geometrie und magnetischen Eigenschaften in Konstruktionszeichnungen von magnetischen Maßverkörperungen fest und definiert die dazu notwendige Terminologie. KW - Magnetische Maßverkörperungen KW - Konstruktionszeichnungen KW - Terminologie KW - Magnetische Messsysteme PY - 2022 DO - https://doi.org/10.31030/3359425 IS - DIN SPEC 91411:2022-08 SP - 1 EP - 48 PB - Beuth CY - Berlin AN - OPUS4-56631 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Memmolo, V. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Olino, M. A1 - Prager, Jens ED - Kundu, T. ED - Reis, H. ED - Ihn, J.-B. T1 - Application of Temperature Compensation Strategies for Ultrasonic Guided Waves to Distributed Sensor Networks T2 - 49th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation N2 - Temperature compensation strategies play a key role in the implementation of guided wave based structural health monitoring approaches. The varying temperature influences the performance of the inspection system inducing false alarms or missed detection, with a consequent reduction of reliability. This paper quantitatively assesses two temperature compensation methods, namely the optimal baseline selection (OBS) and the baseline signal stretch (BSS), with the aim to extend their use to the case of distributed sensor networks (DSN). The effect of temperature separation between baseline time-traces in OBS and BSS are investigated considering multiple couples of sensors employed in the DSN. A decision strategy that uses frequent value warning to define the optimal baseline or stretching parameter is found to be effective analyzing data from two several experiments, which use different frequency analysis with either predominantly A0 mode or S0 mode data or both. The focus is given on the fact that different paths are available in a sensor network and several possible combinations of results are available. Nonetheless, introducing a frequent value warning it is possible to increase the efficiency of the OBS and BSS approach making use of fewer signal processing algorithms. In addition, the effectiveness of those approach is quantified using damage indicators as metric, which confirms that the performance of OBS and BSS quantitatively agree with predictions and also demonstrate that the use of compensation strategies improve detectability of damage with a higher reliability of the system. T2 - 2022 49th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE 2022) CY - San Diego, CA, USA DA - 25.07.2022 KW - Ultrasound KW - Elastic waves KW - Structural Health Monitoring KW - Environmental Effects KW - Damage Detection PY - 2022 SN - 978-0-7918-8659-5 DO - https://doi.org/10.1115/QNDE2022-98534 SP - 1 PB - The American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - 2 Park Avenue, New York, NY 10016, USA AN - OPUS4-57074 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lozano, Daniel A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Quadtree decomposition as a meshing strategy for guided waves simulations using the scaled boundary finite element method N2 - Structural health monitoring techniques associate strongly with damage detection and characterization. Ultrasonic guided waves (UGW), for such scope, arise as one of the most promising methods for many reasons i.e. UGW are able to travel long distances and they have high sensitivity to damage. In this context, the necessity to model realistic wave-defect interaction occurs to be critical. Realistic damage scenarios can be modeled through the usage of image-based quadtree meshes. Images, such as the outcome from X-ray scans, C-scans, etc., can be converted into meshes for further integration in a computational domain. Quadtree meshes are created by converting the intensity of the pixels to quadrilateral cells. Homogeneous regions inside one image result in one quad, whereas fine features such as discontinuities can be described with smaller quads. This contribution proposes an efficient methodology to model wave defect interaction, using as a framework the scaled boundary finite element method (SBFEM) and quadtree meshes. Problems as non-conforming regions in the mesh due to the space tree decomposition can be easily avoided using SBFEM’s polygonal elements. Moreover, the semi-analytical nature of the SBFEM allows the modeling of arbitrarily long prismatic/undamaged regions of the waveguides without an increase in the computational burden. T2 - DAGA 2022 CY - Stuttgart, Germany DA - 21.03.2022 KW - Wave defect interaction KW - Scaled Boundary Finite Element Method KW - Quadtree meshes KW - Image-based models KW - Transient analysis PY - 2022 SP - 887 EP - 890 CY - Stuttgart AN - OPUS4-57153 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Maack, Stefan A1 - Benner, Philipp A1 - Kröll, Mirco A1 - Prager, Jens A1 - Daum, Werner A1 - Casperson, Ralf A1 - Heckel, Thomas A1 - Spaltmann, Dirk A1 - et al., ED - Wahlster, W. ED - Winterhalter, C. T1 - Deutsche Normungsroadmap künstliche Intelligenz Ausgabe 2 N2 - Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz haben DIN und DKE im Januar 2022 die Arbeiten an der zweiten Ausgabe der Deutschen Normungsroadmap Künstliche Intelligenz gestartet. In einem breiten Beteiligungsprozess und unter Mitwirkung von mehr als 570 Fachleuten aus Wirtschaft, Wissenschaft, öffentlicher Hand und Zivilgesellschaft wurde damit der strategische Fahrplan für die KI-Normung weiterentwickelt. Koordiniert und begleitet wurden diese Arbeiten von einer hochrangigen Koordinierungsgruppe für KI-Normung und -Konformität. Mit der Normungsroadmap wird eine Maßnahme der KI-Strategie der Bundesregierung umgesetzt und damit ein wesentlicher Beitrag zur „KI – Made in Germany“ geleistet. Die Normung ist Teil der KI-Strategie und ein strategisches Instrument zur Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Wirtschaft. Nicht zuletzt deshalb spielt sie im geplanten europäischen Rechtsrahmen für KI, dem Artificial Intelligence Act, eine besondere Rolle. KW - Digitalisierung KW - Künstliche Intelligenz KW - Data Sciences KW - Normung Roadmap PY - 2022 SP - 1 EP - 448 AN - OPUS4-56576 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Alexander A1 - Heckel, Thomas A1 - Casperson, Ralf A1 - Zhang, Tianyun A1 - Olm, G. A1 - Islam, A. A1 - Simroth, A. T1 - AI-based analysis of eddy current and ultrasonic rail testing data N2 - Non-destructive testing of rail tracks is carried out by using rail inspection cars equipped with ultrasonic and eddy current measurement. The evaluation of test data is mainly done manually, supported by a software tool which pre-selects relevant indications shown to the evaluators. The resulting indications have to be checked on-site using hand-held testing equipment. Maintenance interventions are then derived on the basis of these on-site findings. Overall aim of the AIFRI (Artificial Intelligence For Rail Inspection) project - funded by the German Federal Ministry of Digital and Transport (BMDV) as part of the mFUND programme under funding code 19FS2014 – is to increase the degree of automation of the inspection process from the evaluation of the data to the planning of maintenance interventions. The accuracy of defect detection shall be increased by applying AI methods in order to enable an automated classification of detected indications into risk classes. For this purpose, data from both eddy current inspections and ultrasonic inspections will be used in combination. Within the framework of this data-driven project, relevant defect patterns and artefacts present in the rail are analysed and implemented into a configurable digital twin. With the help of this digital twin virtual defects can be generated and used to train AI algorithms for detection and classification. With the help of reliability assessment trained AI algorithms will be evaluated with regard to the resulting quality in defect detection and characterisation. A particular aspect of the development of AI methods is the data fusion of different NDT data sources: Thereby, synergies are used that arise from linking eddy current and ultrasonic inspection data in a combined model. In the course of the project a demonstrator consisting of the developed IT-tool and an asset management system will be implemented and tested in the field using real-world data. T2 - NDT in Railway CY - Berlin, Germany DA - 26.09.2022 KW - NDT KW - Eddy current KW - Ultra sound KW - Simulation KW - Machine learning PY - 2022 UR - https://www.dgzfp.de/seminar/railway/#5 AN - OPUS4-57236 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf T1 - DICONDE für die Schienenprüfung N2 - Einführung in DICONDE und deren Verwendung bei der Prüfung verlegter Eisenbahnschienen im Projekt AIFRI. T2 - Projektmeeting AIFRI CY - Online meeting DA - 27.09.2022 KW - DICONDE KW - ZfP KW - I4.0 PY - 2022 AN - OPUS4-55940 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Dell'Avvocato, Giuseppe A1 - Gohlke, Dirk A1 - Palumbo, Davide A1 - Galietti, Umberto T1 - Quantitative evaluation of the welded area in Resistance Projection Welded (RPW) thin joints by pulsed laser thermography T2 - Proc. SPIE 12109, Thermosense: Thermal Infrared Applications XLIV, 12109J N2 - A semi-automatic thermographic procedure for the assessment of the welded area of resistance projection welded joints has been developed. Currently, to assess the quality of RPW joints destructive tests are used and the more commonly used non-destructive technique is the ultrasonic one. The possibility for a quantitative evaluation of the welded area by thermographic technique has been proved by means of an innovative procedure applied on steel RPW joints with ‘as it’ surface conditions. Measurements obtained by thermography and ultrasound have been compared, to verify the developed procedure. T2 - Thermosense: Thermal Infrared Applications XLIV, CY - Orlando, USA DA - 03.04.2022 KW - Nondestructive evaluation KW - Ultrasonics KW - Contact area PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1117/12.2618806 VL - 12109 SP - 1 EP - 14 PB - SPIE AN - OPUS4-59380 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Johannesmann, S. A1 - Bulling, Jannis A1 - Claes, Leander A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. T1 - Charakterisierung von Haftfestigkeiten mittels geführter Ultraschallwellen N2 - Klebeverbindungen sind aus dem heutigen Leichtbau wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren wie dem Schweißen oder dem Nieten. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Festigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zuverlässige und zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, insbesondere um schwache Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen und der gezielten Auswertung spezifischer Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten Mode Repulsion Regions, welche eine potenzielle Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Hierzu wurden neben Simulationen mittels der sogenannten SBFEM, zur Findung geeigneter Charakterisierungsparameter, auch experimentelle zerstörungsfreie Untersuchungen von verklebten Zweischichtstrukturen aus Aluminium und Polycarbonat mittels geführter Ultraschallwellen durchgeführt . Hierzu dienten Voruntersuchungen an Stirnabzugsproben mittels zerstörender Validierungsmessungen zur Ermittlung geeigneter Oberflächenbearbeitungen zur Herstellung verschiedener Haftfestigkeiten. Mit Niederdruckplasma behandelte Proben dienten bei den zerstörungsfreien Messungen als ideale Referenzklebung gegenüber den schwächeren Haftfestigkeiten. Es konnten verschiedenste Haftfestigkeiten reproduzierbar hergestellt, zerstörend validiert und zerstörungsfrei mittels geführter Ultraschallwellen untersucht werden. Die Ausprägungen bestimmter Mode Repulsion Regions zeigen eine vielversprechende Sensitivität, welche durch ein geeigneten Parameter charakterisiert werden konnten. T2 - Doktorandenworkshop 2022 CY - Kloster Lehnin, Germany DA - 19.10.2022 KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - Ultrasonic Guided Waves KW - NDT KW - SBFEM PY - 2022 AN - OPUS4-57380 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Maiwald, Michael A1 - Bresch, Sophie A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schukar, Marcus A1 - Munzke, Dorit A1 - Duffner, Eric A1 - Eisermann, René A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Strohhäcker, J. A1 - Mair, Georg T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Der Beitrag beinhaltet Themen vom H2Safety@BAM-Kompetenzfeld Sensorik, Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien (SensRef) mit Fokus auf Mess- und Prüfverfahren mit verschiedenen Sensortechnologien und Ultraschallwellen: Metrologie zur Wasserstoffspeicherung - Euramet-Vorhaben "MefHySto", Erkennung von freigesetztem Wasserstoff sowie die Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhälntisses mit Gassensoren, zerstörungsfreie Fehlstellenerkennung mit integriertem Zustandsüberwachungssystem basierend auf geführten Ultraschallwellen zur Lebensdauerüberwachung von Composite-Behältern (Wasserstoffspeicher) sowie faseroptische Sensorik zur Schadenfrüherkennung von Wasserstoffspeichern aufgrund erkennbarer Dehnungsänderungen an Druckbehältern. T2 - DVGW Kongress H2 Sicherheit CY - Online meeting DA - 23.11.2022 KW - H2Safety@BAM KW - SensRef KW - Faseroptische Sensorik KW - Gassensorik KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Leckdetektion KW - Metrologie zur Wasserstoffspeicherung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2022 AN - OPUS4-56683 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Alexander A1 - Heckel, Thomas A1 - Casperson, Ralf A1 - Zhang, Tianyun A1 - Olm, G. A1 - Islam, A. A1 - Simroth, A. T1 - The AIFRI Project - Artificial Intelligence For Rail Inspection N2 - The rails of modern railways face an enormous wear and tear from ever increasing train speeds and loads. This necessitates diligent non-destructive testing for defects of the entire railway system. Non-destructive testing of rail tracks is carried out by rail inspection trains equipped with ultrasonic and eddy current test devices. However, the evaluation of the gathered data is mainly done manually with a strong focus on ultrasonic data, and defects are checked on-site using hand-held testing equipment. Maintenance measures are derived based on these on-site findings. The aim of the AIFRI project (Artificial Intelligence For Rail Inspection) is to - increase the degree of automation of the inspection process, from the evaluation of the data to the planning of maintenance measures, - increase the accuracy of defect detection, - automatically classify detected indications into risk classes. These aims will be achieved by training a neural network for defect detection and classification. Since the current testing data is unbalanced, insufficiently labeled and largely unverified we will supplement fused, simulated eddy current and ultrasonic testing data in form of a configurable digital twin. T2 - PostDoc Day 2022 CY - Berlin, Germany DA - 03.11.2022 KW - Non-destructive testing KW - Artificial intelligence KW - Simulation KW - Eddy current KW - Ultrasound PY - 2022 AN - OPUS4-57240 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik A1 - Casperson, Ralf A1 - Thewes, R. A1 - Jutkuhn, D. T1 - Hochauflösende online Wirbelstromprüfung von PBF LB/M Bauteilen mit GMR Arrays N2 - In den letzten Jahren haben additive Fertigungstechnologien an Bedeutung gewonnen. Für komplexe Funktionsbauteile oder die Produktion von Werkstücken in kleinen Stückzahlen kann das Laser-Pulverbettschmelzen eingesetzt werden. Hohe Sicherheitsanforderungen, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, erfordern eine umfassende Qualitätskontrolle. Daher werden nach der Fertigung zerstörungsfreie Offline-Prüfverfahren wie die Computertomographie eingesetzt. In jüngster Zeit wurden zur Verbesserung der Rentabilität und Praktikabilität zerstörungsfreie Online-Prüfverfahren wie die optische Tomographie entwickelt. In diesem Beitrag wird die Anwendbarkeit der Wirbelstromprüfung mit GMR Sensoren für die online Prüfung von PBF-LB/M Teilen demonstriert. Die Ergebnisse einer online Wirbelstromprüfung mit GMR Sensoren und einer Ein-Draht-Anregung werden gezeigt. Während des Produktionsprozesses wird für jede Lage eine Wirbelstromprüfung durchgeführt. Trotz hochauflösender Arrays mit 128 Elementen wird durch eine angepasste Hardware die Prüfdauer geringgehalten. So kann die Messung während des Beschichtungsvorgangs durchgeführt werden, ohne den Fertigungsprozess signifikant zu verlangsamen. Eine online Wirbelstromprüfung eines stufenförmigen Testkörpers aus Haynes282 über 184 Lagen zeigt, dass die Kanten nicht nur in der aktuellen Lage detektiert werden können, sondern auch in einer Tiefe von 400 µm, wenn eine Anregungsfrequenz von 1,2 MHz gewählt wird. T2 - 2. Fachseminar Wirbelstromprüfung CY - Schweinfurt, Germany DA - 14.09.2022 KW - Wirbelstromprüfung KW - Additive Fertigung KW - Online Monitoring KW - GMR Arrays PY - 2022 AN - OPUS4-55895 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf T1 - Aktuelles aus der Normung N2 - Es wird ein Überblick über die aktuellen Aktivitäten im Bereich der Normung und Standardisierung der Wirbelstromprüfung und der ZfP im Allgemeinen bei DIN, ISO, IIW, ASTM und in den Fachausschüssen Wirbelstromprüfung und ZfP 4.0 der DGZfP gegeben. T2 - 2. Fachseminar Wirbelstromprüfung CY - Schweinfurt, Germany DA - 14.09.2022 KW - ZfP KW - Normung KW - Wirbelstrom PY - 2022 AN - OPUS4-55712 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Samaitis, V. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Jasiuniene, E. T1 - Adhesive bond quality classification using machine learning algorithms based on ultrasonic pulse-echo immersion data JF - Journal of Sound and Vibration N2 - In this study, we explored the detection of weak bonds (WBs) due to contamination and faulty curing (FC) using linear ultrasound and machine learning. For this purpose, aluminium single-lap adhesive joints containing three variants of bonding quality were investigated: perfect bond, WB due to release agent (RA) contamination, and WB due to FC. The data, according to the deviation of the bonding protocol, were arranged in two groups, creating two datasets: distinct and complete. Each dataset included all bonding conditions (perfect, RA, and FC), although the distinct dataset contained only marginal cases, which were expected to be well separable, whereas the complete dataset included data with minor deviations from the bonding protocol. Pulse-echo C-scan images were acquired for all prepared samples in the immersion tank, and 45 features were initially extracted from the time traces representing each bonding group. The initial data were analysed via a t-test and pairwise correlation analysis to reveal statistically significant features. Then, we performed dimensionality reduction using tree-based, recursive, sequential, and linear discriminant analysis (LDA) feature selectors to explore feature importance and classification accuracy with different feature subsets. Finally, the important features identified with the different feature selectors were fed to support vector machine (SVM) classifiers, and the classification accuracies were compared amongst the different feature subsets. The classification accuracy using a distinct dataset in some cases demonstrated nearly 99% accuracy, indicating that significant bonding protocol deviations could be easily detected. It was demonstrated that classification accuracy increased with the number of features. However, even in the case of the 2D feature space obtained using linear discriminant analysis, the bonding quality classification accuracy remained higher than 84%. The feature subspace reduction with LDA demonstrated sufficient classification accuracy and an improvement of nearly 40% in training time compared with that for the initial feature set. Thus, the classical ultrasonic pulse-echo C-scan with an LDA feature transformation and SVM classifier could be used to identify the deviations in the bonding protocol in aluminium single-lap adhesive joints. KW - Adhesive bonding KW - Defect characterisation KW - Machine learning KW - Ultrasonic imaging PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.jsv.2022.117457 VL - 546 SP - 1 EP - 18 PB - Journal of Sound and Vibration AN - OPUS4-56569 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Yablokov, A. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Serdyukov, A. T1 - Uncertainty quantification of multimodal surface wave inversion using artificial neural networks JF - Geophysics N2 - An inversion of surface waves dispersion curves is a non-unique and ill-conditioned problem. The inversion result has a probabilistic nature, which becomes apparent when simultaneously restoring the shear wave (S-wave) velocity and layer thickness. Therefore, the problem of uncertainty quantification is relevant. Existing methods through deterministic or global optimization approaches of uncertainty quantification via posterior probability density (PPD) of the model parameters are not computationally efficient since they demand multiple solutions of the inverse problem. We present an alternative method based on a multi-layer fully connected artificial neural network (ANN). We improve the current uni-modal approach, which is known from publications, to multi-modal inversion. The learned ANN maps the phase velocity dispersion curves to values of the S-wave velocity and layers thickness. To estimate the uncertainties, we adapt the Monte-Carlo simulation strategy and project onto the resulting velocity model both frequency-dependent data noise and inverse operator errors, which are evaluated by the prediction of the training data set. The proposed combination of surface waves data processing methods, configured with each other, provides a novel surface waves multi-modal dispersion data inversion and uncertainty quantification approach. We first test our approach on synthetic experiments for various velocity models: a positive velocity gradient, a low-velocity layer and a high-velocity layer. This is done considering uni-modal inversion at first and then compared to the multi-modal inversion. Afterwards, we apply our approach to field data and compare resulting models with the body S-wave processing by the generalized reciprocal method (GRM). The experiments show high-potential results – using ANN yields the possibility to accurately estimate PPD of restored model parameters without a significant computational effort. The PPD-based comparison demonstrates advantages of a multi-modal inversion over uni-modal inversion. The trained ANN provides reasonable model parameters predictions and related uncertainties in real-time. KW - Multi-layers KW - Multichannel analysis of surface waves (MASW) KW - Characterisation of soil sites KW - Monte Carlo simulation KW - Field data PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1190/geo2022-0261.1 SN - 0016-8033 VL - 88 IS - 2 SP - 1 EP - 43 PB - Society of Exploration Geophysicists CY - Tulsa, Okla. AN - OPUS4-56624 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heimann, Jan A1 - Mustapha, S. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Charmi, Amir A1 - Brence, Blaž A1 - Prager, Jens T1 - Optimierung eines Sensornetzwerkes basierend auf geführten Wellen zur Zustandsüberwachung von Wasserstoffdruckbehältern N2 - Wasserstoff als flexibel einsetzbarer und leicht transportierbarer Energieträger bildet eine Schlüsselkomponente auf dem Weg zu einer klimaneutralen Energiewende. Zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff kommen bei stationären und auch mobilen Anwendungen meist Druckbehälter aus Verbundwerkstoffen zum Einsatz. Dabei ist für den Betrieb der Behälter die Gewährleistung der Sicherheit von großer Relevanz. Structural Health Monitoring (SHM) bietet einen innovativen Ansatz, um sowohl die Sicherheit als auch die Zuverlässigkeit der Druckbehälter zu gewährleisten und kritische Versagensfälle zu vermeiden. Zur kontinuierlichen Überwachung und Bewertung des Zustands eines Wasserstoffdruckbehälters wird in dem vorliegenden Beitrag eine aktive Methode präsentiert, die auf geführten Ultraschallwellen basiert. Dabei kommt das Pitch-Catch Verfahren zwischen Sender und Empfängern zur Überwachung der strukturellen Integrität zum Einsatz. Auf Grundlage des untersuchten Wellenausbreitungsverhaltens im Druckbehälter sowie der Geometrieeigenschaften wird ein Sensornetzwerk aus piezoelektrischen Flächenwandlern (PZT) zur Abdeckung des zu überwachenden Bereichs entworfen. Ziel ist es mit Hilfe eines Optimierungsalgorithmus eine größtmögliche Abdeckung bei gleichzeitiger Minimierung der Anzahl der Sensoren zu erreichen. Zudem soll eine gleichmäßige und platzsparende Verteilung im Vordergrund stehen, so dass zukünftig weitere Messmethoden auf dem Druckbehälter angewendet werden können (z. B. durch akustische oder faseroptische Sensoren). Das für die Anwendung optimierte Sensornetzwerk wird anschließend hinsichtlich der Robustheit bei der Schadenserkennung und -lokalisierung durch Aufbringen von künstlichen Schäden evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die künstlichen Schäden am Wasserstoffdruckbehälter nachgewiesen werden können. T2 - DACH-Jahrestagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Zustandsüberwachung KW - Wasserstoffdruckbehälter KW - Sensornetzwerk KW - Structural Health Monitoring PY - 2023 AN - OPUS4-58027 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Maiwald, Michael A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schukar, Marcus A1 - Strohhäcker, J. A1 - Bresch, Sophie T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Der Beitrag behandelt verschiedene Themen aus dem H2Safety@BAM-Kompetenzfeld Sensorik, Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien (SensRef) mit Schwerpunkt auf Mess- und Prüfverfahren, die verschiedene Analyseverfahren, Sensortechnologien und Ultraschallwellen nutzen. Ein Teil davon ist das Euramet-Vorhaben "MefHySto" zur Metrologie der Wasserstoffspeicherung. Des Weiteren werden Verfahren zur Erkennung von freigesetztem Wasserstoff und zur Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhältnisses mithilfe von Gassensoren behandelt. Ein weiterer Aspekt ist die zerstörungsfreie Fehlstellenerkennung mit einem integrierten Zustandsüberwachungssystem, das auf geführten Ultraschallwellen basiert und zur Überwachung der Lebensdauer von Composite-Behältern (Wasserstoffspeicher) dient. Zudem wird die Anwendung faseroptischer Sensorik zur Schadenfrüherkennung an Wasserstoffspeichern diskutiert. Dabei werden erkennbare Dehnungsänderungen an Druckbehältern als Indikatoren genutzt. T2 - DVGW-Kongress "H2 Sicherheit" CY - Online meeting DA - 15.03.2023 KW - Faseroptische Sensorik KW - Gassensorik KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Leckdetektion KW - Metrologie zur Wasserstoffspeicherung KW - Structural Health Monitoring (SHM) KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - SensRef KW - H2Safety@BAM PY - 2023 AN - OPUS4-57529 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmitt, M. A1 - Casperson, Ralf A1 - Baensch, F. T1 - Ein Überblick über die Normung in der zerstörungsfreien Prüfung T2 - DACH-Jahrestagung 2023 N2 - Normung und Standardisierung in der zerstörungsfreien Prüfung finden auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene statt. Durch die Übernahme von Leitungsfunktionen in diesen Gremien kann ein deutlicher steuernder Einfluss auf Themen und Inhalte der Normen genommen werden. Unabdingbar für den Erfolg ist zusätzlich das persönliche Engagement der Fachexpert*innen in den nationalen Gremien und den europäischen und internationalen Arbeitsgruppen. Denn wer nicht normt wird genormt und muss letztlich Regeln verwenden, die andere entsprechend ihrer eigenen Interessen gestalten. Voraussetzung für die Teilnahme in europäischen und internationalen Normungsgremien ist die Mitwirkung in den entsprechenden nationalen Spiegelgremien der nationalen Normungsinstitute, welche die europäischen und internationalen Aktivitäten spiegeln und die Fachexperten für die Mitarbeit autorisieren. Gezeigt werden die relevante Gremienstruktur auf internationaler Ebene (ISO/TC 135 “Non-destructive testing”, ISO/TC 44/SC 5 “Testing and inspection of welds”), auf europäischer Ebene (CEN/TC 138 “Zerstörungsfreie Prüfverfahren”), die Struktur der nationalen deutschen Spiegelgremien, das Zusammenspiel der Gremien, und die Einflussmöglichkeiten. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Normung PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575759 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Portals/jt2023/bb/P4.pdf VL - 2023 SP - 1 EP - 6 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-57575 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mustapha, S. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Heimann, Jan A1 - Brence, Blaz A1 - Prager, Jens T1 - Guided Waves Propagation in Composite Overwrapped Pressure Vessel JF - Research and review journal of nondestructive testing N2 - The application of composite overwrapped pressure vessels (COPV) to store hydrogen and other compressed gases, especially when operating at high pressures, imposed the need for an innovative and reliable approach to ensure the safe operation of the system. Continuous structural health monitoring (SHM) based on ultrasonic guided waves (GWs) is a promising approach due to the ability of the wave to propagate for long distances and go around complex structures, moreover the high sensitivity to various failure modes such as delamination, matrix cracking and debonding. In this study, we scrutinize the behavior of (GWs) within the COPV using a network of PZT elements that are used for excitation and sensing. A laser doppler vibrometer (LDV) was also used to scan the surface of the vessel in various directions. L(0,1) and L(0,2) were observed in the captured signal. The L(0, 2) appeared to be a dominant mode in the COPV and was capable of propagating along the entire length and maintaining a good signal-to-noise ratio. The L(0,2) mode maintained the same phase velocity when it is captured at various excitation angles (0, 45, and 90 degrees). The reduced effect of the orthotropy of the materials on the propagating waves is an important result as it will reduce the complexity in data processing when performing damage identification. T2 - 13th. European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Composite Overwrapped Pressure Vessels KW - Guided Waves KW - Laser Doppler Vibrometer KW - Structural Health Monitoring KW - Sensors Placement PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591081 DO - https://doi.org/10.58286/28068 SN - 2941-4989 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Mayen AN - OPUS4-59108 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Charmi, Amir A1 - Mustapha, Samir A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Heimann, Jan A1 - Prager, Jens T1 - A Machine Learning Based-Guided Wave Approach for Damage Detection and Assessment in Composite Overwrapped Pressure Vessels JF - Research and review journal of nondestructive testing N2 - The applications of composite overwrapped pressure vessels (COPVs) in extreme conditions, such as storing hydrogen gases at very high pressure, impose new requirements related to the system's integrity and safety. The development of a structural health monitoring (SHM) system that allows for continuous monitoring of the COPVs provides rich information about the structural integrity of the component. Furthermore, the collected data can be used for different purposes such as increasing the periodic inspection intervals, providing a remaining lifetime prognosis, and also ensuring optimal operating conditions. Ultimately this information can be complementary to the development of the envisioned digital twin of the monitored COPVs. Guided waves (GWs) are preferred to be used in continuous SHM given their ability to travel in complex structures for long distances. However, obtained GW signals are complex and require advanced processing techniques. Machine learning (ML) is increasingly utilized as the main part of the processing pipeline to automatically detect anomalies in the system's integrity. Hence, in this study, we are scrutinizing the potential of using ML to provide continuous monitoring of COPVs based on ultrasonic GW data. Data is collected from a network of sensors consisting of fifteen Piezoelectric (PZT) wafers that were surface mounted on the COPV. Two ML algorithms are used in the automated evaluation procedure (i) a long short-term memory (LSTM) autoencoder for anomaly detection (defects/impact), and (ii) a convolutional neural network (CNN) model for feature extraction and classification of the artificial damage sizes and locations. Additional data augmentation steps are introduced such as modification and addition of random noise to original signals to enhance the model's robustness to uncertainties. Overall, it was shown that the ML algorithms used were able to detect and classify the simulated damage with high accuracy. T2 - 13th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) 2023 CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Machine learning KW - Structural health monitoring KW - COPV KW - Guided waves KW - Damage localization PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-590789 DO - https://doi.org/10.58286/28079 SN - 2941-4989 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Mayen AN - OPUS4-59078 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Friedrich, Alexander T1 - Simulation of Eddy Current Rail Testing Data for Neural Networks JF - E-journal of nondestructive testing N2 - The present work is part of the AIFRI project (Artificial Intelligence For Rail Inspection), where we and our project partners train a neural network for defect detection and classification. Our goal at BAM is to generate artificial ultrasound and eddy current training data for the A.I. This paper has an exploratory nature, where we focus on the simulation of eddy current signals for head check cracks, one of the most important rail surface defects. The goal of this paper is twofold. On the one hand, we present our general simulation setup. This includes geometric models for head check cracks with features like branching and direction change, a model for the HC10 rail testing probe, and the configuration of the Faraday simulation software. On the other hand, we use the Faraday software to simulate eddy current testing signals with a strong focus on the influence of the damage depth on the signal, while differentiating between different crack geometries. Here, we observe an early saturation effect of the test signal at a damage depth of 2 mm (at a crack angle of 25◦ to the surface). That is about 2 mm earlier than we would expect from measurements at a crack angle of 90◦. This behavior will be investigated further in a future paper. Finally, we interpolate the simulated signals in a two-step curve fitting process. With these interpolations we may generate eddy current test signals for any damage depth within the simulated range. T2 - 13th European Conference on Non-Destructive Testing 2023 CY - Lisbon, Portugal KW - Artificial Intelligence KW - Simulation KW - Eddy Current PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-581918 DO - https://doi.org/10.58286/28179 SN - 1435-4934 VL - 28 IS - 8 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-58191 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Heimann, Jan A1 - Mustapha, S. A1 - Charmi, Amir A1 - Prager, Jens T1 - Guided wave ultrasonic feature determination in Type IV composite overwrapped pressure vessels towards the digital twin JF - Research and review journal of nondestructive testing N2 - The digitalization of quality control processes and the underlying data infrastructures for safety relevant components, such as hydrogen pressure vessels, plays a significant role in the transition towards Industry 4.0. In the current safety regulations for hydrogen pressure vessels, there is no established concept for structural health monitoring. The development of a reliable structural health monitoring methodology for monitoring the structural integrity of pressure vessels enables a fast-forward transition from personnel- and costintensive recurring inspections, a.k.a. periodic maintenance, to predictive maintenance. In the work presented; we investigated the application of ultrasonic guided wave propagation to monitor and assess the condition of Type IV composite overwrapped pressure vessel (COPV). A sensor network of fifteen piezo-electric wafers is placed on the carbon fibre reinforced composite cylinder. Five different artificial damage configurations are created by gluing two different weight blocks on three different locations. The database containing measured guided wave data sets is enriched by two different boundary conditions. We utilized an open-source software, openBIS labnotebook, to store and analyse experimental datasets. The guided wave ultrasonic signals were investigated and analysed by using commonly used ultrasonic features (e.g., amplitude, frequency, time of flight) as well as non-traditional time-series features (kurtosis, skewness, variance). The features were used to calculate damage index and the detection performance for the results has been evaluated. The results suggest that both traditional and non-traditional features assume significant importance in artificial damage detection. The future works will additionally involve the impacts of operational conditions, such as periodic pressure variations temperature loadings as well as material degradations. T2 - 13th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Industry 4.0 KW - Composite overwrapped pressure vessels KW - Structural health monitoring KW - Ultrasonic guided waves KW - Predictive maintenance PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591094 DO - https://doi.org/10.58286/28072 SN - 2941-4989 VL - 1 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Mayen AN - OPUS4-59109 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Barzegar, M. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Pasadas, D. A1 - Ribeiro, A. A1 - Ramos, H. T1 - Automatic improved-resolution imaging of composite adhesive joints using time-frequency-wavenumber filtering applied to ultrasonic guided wavefields T2 - 2023 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS) N2 - This paper presents an automatic damage imaging technique by employing a signal processing approach based on applying hierarchically clustered filters across different domains. The technique involves time-frequency-wavenumber filter banks which are applied sequentially to ultrasonic guided wave (UGW) data. The study is conducted for a single lap joint composite specimen with a special focus on small voids which were formed due to manual adhesive component mixing. UGW data are acquired with a 3D Scanning Laser Doppler Vibrometer (LDV) over the scan area of the bonded plate. UGWs are excited at the central frequency of 100 kHz by a single piezoelectric transducer mounted on the surface of the single plate. Within each domain of time, frequency, and wavenumber, four filters are designed which results in 64 distinct filtered wavefields. From each filtered wavefield, an image is obtained by using root-mean-square (RMS) calculation of the signals. The obtained results are then combined to create a final, improved-resolution image of the scan area. The final image is compared to the image obtained through RMS calculation of full wavefield with interpolation through Delaunay triangulation and the image obtained by X-ray radiography. The results show that the smallest void that could be detected has a diameter of 2.14 mm. T2 - 2023 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS) CY - Montreal, QC, Canada DA - 03.09.2023 KW - Adhesive joints KW - Ultrasonic guided waves KW - Laser Doppler vibrometer KW - Damage imaging KW - Non-destructive testing KW - Porosity analysis PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1109/IUS51837.2023.10307423 SP - 1 EP - 4 PB - IEEE AN - OPUS4-58795 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Held, Mathias T1 - Determination of isotropic elastic constants from dispersion images based on ultrasonic guided wave propagation by using convolutional neuronal networks N2 - Detaillierte Kenntnisse der elastischen Materialeigenschaften sind in vielen ingenieurtechnischen Bereichen von grundlegender Bedeutung. Insbesondere für die Anwendung von Predictive Maintenance und Structural- Health-Monitoring Methoden mit Ultraschall ist die genaue Kenntnis der elastischen Materialkonstanten eine Grundvoraussetzung. Die von den Herstellern zur Verfügung gestellten Angaben zu den elastischen Materialkonstanten, insbesondere für Polymere und faserverstärkte Kunststoffe, sind jedoch oft unzureichend, da diese vom Produktionsprozess abhängig sind und sich zusätzlich aufgrund von Materialabbauprozessen oder Ermüdung ändern können. In der Praxis liegen polymere Werkstoffe, faserverstärkte Kunststoffe und Metalle oft als dünne, plattenförmige Strukturen vor, in welchen sich geführte Ultraschallwellen (UGWs) ausbreiten können. In der aktuellen Forschung sind bereits verschiedene Neuronale Modelle zur Bestimmung der elastischen Konstanten und der Materialcharakterisierung mittels UGWs bekannt. Ein einfaches neuronales Netz, mit aus Dispersionsbildern extrahierten Werten für Frequenz und Wellenzahl ausbeutungsfähiger Moden als Eingabe, zur Vorhersage der elastischen Konstanten wird in verwendet. Ein rekurrentes Neuronales Netz mit einem Zeit-Frequenz Vektor als Eingabe wird in angewandt, während in ein 1D- Convolutional-Neuronal-Networks (CNN) unter Verwendung der zeitlichen Auslenkung der Grundmoden und in ein 2D-CNN unter Verwendung einer polaren Gruppengeschwindigkeitsdarstellung zur Bestimmung der elastischen Konstanten verwendet wird. In diesem Vortrag wird ein Ansatz zur Bestimmung der isotropen elastischen Konstanten von dünnen Platten auf der Grundlage von UGWs unter Verwendung von Dispersionsbildern und 2D-CNNs vorgestellt. Dispersionsabbildungen aus numerischen Simulationen werden mithilfe verschiedener Methoden vorverarbeitet, um realistische Messdaten zu simulieren. Mit den modifizierten Daten wird das Modell trainiert und die Architektur optimiert. Anschließend wird die Genauigkeit des erzeugten Modells mit realen Messdaten validiert. Es wird gezeigt, dass 2D-CNNs in der Lage sind, die isotropen elastischen Konstanten anhand multimodaler Merkmale aus Dispersionsbildern vorherzusagen, ohne dass eine anfängliche Schätzung der Parameter oder manuelle Merkmalsextraktion erforderlich ist. T2 - Doktorandentreffen Akademie Biggesee CY - Attendorn, Germany DA - 16.10.2023 KW - Elastische Konstanten KW - Dispersion KW - Maschinelles Lernen PY - 2023 AN - OPUS4-58800 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bente, Klaas A1 - Rus, J. A1 - Mooshofer, H. A1 - Gaal, Mate A1 - Grosse, C.U. T1 - Broadband air-coupled ultrasound emitter and receiver enable simultaneous measurement of thickness and speed of sound in solids JF - Sensors N2 - Air-coupled ultrasound sensors have advantages over contact ultrasound sensors when a sample should not become contaminated or influenced by the couplant or the measurement has to be a fast and automated inline process. Thereby, air-coupled transducers must emit high-energy pulses due to the low air-to-solid power transmission ratios (10−3 to 10−8). Currently used resonant transducers trade bandwidth—a prerequisite for material parameter analysis—against pulse energy. Here we show that a combination of a non-resonant ultrasound emitter and a non-resonant detector enables the generation and detection of pulses that are both high in amplitude (130 dB) and bandwidth (2 µs pulse width). We further show an initial application: the detection of reflections inside of a carbon fiber reinforced plastic plate with thicknesses between 1.7 mm and 10 mm. As the sensors work contact-free, the time of flight and the period of the in-plate reflections are independent parameters. Hence, a variation of ultrasound velocity is distinguishable from a variation of plate thickness and both properties are determined simultaneously. The sensor combination is likely to find numerous industrial applications necessitating high automation capacity and opens possibilities for air-coupled, single-side ultrasonic inspection. KW - Thermoacoustic emitter KW - Optical microphone KW - Air-coupled ultrasound KW - Local resonance KW - Thickness measurement KW - Thickness resonance PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-569533 DO - https://doi.org/10.3390/s23031379 VL - 23 IS - 3 SP - 1379 PB - MDPI AN - OPUS4-56953 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Lugovtsova, Yevgeniya T1 - Damage detection in multi-layered plates using ultrasonic guided waves N2 - This thesis investigates ultrasonic guided waves (GW) in multi-layered plates with the focus on higher order modes. The aim is to develop techniques for hybrid structures such as of adhesive bonds and composite pressure vessels (COPV) which are widely used in automotive and aerospace industries and are still challenging to inspect non-destructively. To be able to analyse GW, numerical methods and precise material properties are required. For this purpose, an efficient semi-analytical approach, the Scaled Boundary Finite Element Method, is used. The material properties are inferred by a GW-based optimisation procedure and a sensitivity study is performed to demonstrate the influence of properties on GW. Then, an interesting feature, called mode repulsion, is investigated with respect to weak and strong adhesive bonds. The results show that the coupling between two layers influences the distance between coupled modes in a mode repulsion region, thus allowing for the characterisation of adhesive bonds. At next, wave-damage interaction is studied in the hybrid structure as of the COPV. Results show that the wave energy can be concentrated in a certain layer enabling damage localisation within different layers. Further investigations are carried out on the hybrid plate with an impact-induced damage. Two well-known wavenumber mapping techniques, which allow to quantify the damage in three dimensions, are implemented and their comparison is done for the first time. KW - Lamb waves KW - Composites KW - Structural Health Monitoring KW - Inverse procedure KW - Scaled Boundary Finite Element Method PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:291--ds-382863 DO - https://doi.org/10.22028/D291-38286 SP - 1 EP - 131 PB - SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes CY - Saarbrücken, Germany AN - OPUS4-57058 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lozano, Daniel A1 - Bulling, Jannis A1 - Asokkumar, A. A1 - Gravenkamp, H. A1 - Birk, C. T1 - 3D simulations of ultrasonic waves in plates using the scaled boundary finite element method and high-order transition elements JF - Wave Motion N2 - It can be difficult to efficiently model ultrasonic waves in 3D structures, especially when the computational model needs to account for complex geometries. This contribution presents a solution based on the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). It is a numerical tool suitable for elastodynamic problems. A space-tree discretisation, namely quad-trees, is used. This technique allows the decomposition of an image into quadrilaterals or quads, which are extruded to generate the 3D plate geometry. In particular, small quads resolve regions with discontinuities, allowing them to represent fine details in the structure. Moreover, this meshing technique allows for exploiting cell similarities, making the calculation procedure more efficient. The space-tree discretisations are generated from a high-resolution image containing all the information about damaged regions or boundary conditions. The resulting SBFEM polyhedral domains employ transition elements to ensure correct coupling between cells of different sizes. The analytical solution of a cylindrical scatterer serves as a reference to validate the proposed approach. Other examples also demonstrate the validity of the methodology and its flexibility. KW - High-order transition elements KW - Image-based models KW - Wave propagation KW - Scaled boundary finite element method PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.wavemoti.2023.103158 VL - 120 SP - 1 EP - 20 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-57768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Given, Joseph T1 - An automatic system for categorizing and quantifying human factors JF - Proceedings of SPIE N2 - Human factors (HF) are little understood, and particularly in non-destructive testing (NDT) experimental data is rare, samples are often small, and statistical methods are rarely used to evaluate results. HF have been widely implicated in major occurrences of technical failure, for example at North Anna Power Plant and on United Airlines Flight 232. Understanding HF is vital for reliable detection and prevention of failures. Reliability assessments, though known to be affected by intrinsic capability, application factors, and HF, have thus far only concentrated to a sufficient degree on intrinsic capability. The addition of HF to that assessment has proven difficult due to the lack of a method of quantifying HF. This paper presents the first attempt from a psychological perspective to quantify HF from qualitative data. HF data was derived from qualitative human-oriented Failure Modes and Effects Analysis (Human-FMEA) workshops for visual inspection of tunnels by laser scanning and for ultrasonic testing of welds. Data was collected on human failure modes, causes, consequences and preventive measures, as well as eliciting a risk priority number (RPN). Using this data, a system of quantitative weightings was created to allocate errors to inductively derived HF categories for further allocation to existing HF categorisation models. This weighting model proved useful for creating quantitative summaries of HF, informing and validating qualitative FMEA results, and comparing existing HF categorisation models. Further potential lies within a planned interface to quantitative reliability assessment methods such as POD (Probability of Detection). While providing quantifications, the method retains a qualitative and holistic nature, can, thus, bridge the gap between psychological and engineering concerns of HF and reliability, contributing to future interdisciplinary work. T2 - SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation, 2023 CY - Long Beach, CA, USA DA - 12.03.2023 KW - Quantification KW - Human-FMEA KW - Human Factors PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1117/12.2658407 SN - 0277-786X VL - 12491 SP - 1 EP - 15 PB - SPIE (The International Society for Optical Engineering) CY - Bellingham, Wash. AN - OPUS4-57928 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Isle, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. aWährend die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen einen sehr niedrigen Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57609 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1594 EP - 1597 AN - OPUS4-57554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57555 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen T2 - DACH-Jahrestagung N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. Während die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen ein sehr niedriges Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575564 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57556 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Bente, Klaas T1 - Thermoakustische Gruppenstrahler: Theorie und Anwendungen N2 - Bei der Prüfung von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen oder auch hydrophilen Werkstoffen sind traditionelle ultraschallbasierte zerstörungsfreie Prüfmethoden wie die Kontakttechnik oder die Tauchtechnik in vielen Anwendungsfällen aufgrund der Flüssigkeitsankopplung nicht anwendbar. Die luft-gekoppelte Ultraschallprüfung umgeht diese Problematik und eröffnet neue Prüfszenarien. Derzeit werden zwei Varianten der Schallerzeugung als vielversprechend angesehen: ferroelektrische Folien und thermoakustische Dünnschichtwandler. Thermoakustische Wandler ermöglichen die resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall und somit kurze zeitliche Impulse sowie eine sehr breitbandige Anregung. Durch die Verwendung von gekrümmten Substraten ist sowohl eine Herstellung von planaren als auch fokussierten Wandlern möglich. Dieser Beitrag präsentiert die letzten Forschungsergebnisse im Bezug auf thermoakustischen Wandlern, welche derzeit in einen thermoakustischen Gruppenstrahler münden. Gruppenstrahler erlauben die simultane Änderung des Einschallwinkels, sowie die Verschiebung des Fokuspunktes während der Verwendung. Durch die Verbindung beider Schlüsseltechnologien, der thermoakustischen Anregung und des Gruppenstrahlerprinzips, wird das Spektrum der klassischen ZfP-Anwendungen, sowie moderner Ansätze wie der Anregung von geführten Wellen oder der Strukturüberwachung erheblich erweitert und bereichert. Dabei soll innerhalb dieses Beitrages auf die Modellierung des Schallfeldes, die elementweise Charakterisierung und verschiedene Anwendungsszenarien eingegangen werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57558 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Bente, K. A1 - Gaal, Mate T1 - Thermoakustische Gruppenstrahler: Theorie und Anwendungen T2 - DACH-Jahrestagung N2 - Bei der Prüfung von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen oder auch hydrophilen Werkstoffen sind traditionelle ultraschallbasierte zerstörungsfreie Prüfmethoden wie die Kontakttechnik oder die Tauchtechnik in vielen Anwendungsfällen aufgrund der Flüssigkeitsankopplung nicht anwendbar. Die luft-gekoppelte Ultraschallprüfung umgeht diese Problematik und eröffnet neue Prüfszenarien. Derzeit werden zwei Varianten der Schallerzeugung als vielversprechend angesehen: ferroelektrische Folien und thermoakustische Dünnschichtwandler. Thermoakustische Wandler ermöglichen die resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall und somit kurze zeitliche Impulse sowie eine sehr breitbandige Anregung. Durch die Verwendung von gekrümmten Substraten ist sowohl eine Herstellung von planaren als auch fokussierten Wandlern möglich. Dieser Beitrag präsentiert die letzten Forschungsergebnisse im Bezug auf thermoakustischen Wandlern, welche derzeit in einen thermoakustischen Gruppenstrahler münden. Gruppenstrahler erlauben die simultane Änderung des Einschallwinkels, sowie die Verschiebung des Fokuspunktes während der Verwendung. Durch die Verbindung beider Schlüsseltechnologien, der thermoakustischen Anregung und des Gruppenstrahlerprinzips, wird das Spektrum der klassischen ZfP-Anwendungen, sowie moderner Ansätze wie der Anregung von geführten Wellen oder der Strukturüberwachung erheblich erweitert und bereichert. Dabei soll innerhalb dieses Beitrages auf die Modellierung des Schallfeldes, die elementweise Charakterisierung und verschiedene Anwendungsszenarien eingegangen werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575599 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57559 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel T1 - PALUP: Phased-Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen N2 - Im Forschungsvorhaben PALUP werden luftgekoppelte Phased-Array-Sender und -Empfänger entwickelt. Die Wandler basieren auf geladenen zellulären Polymeren, auch Ferroelektrete genannt, die piezoelektrische Eigenschaften und eine sehr geringe spezifische akustische Impedanz aufweisen, womit sie sich für den Bau von luftgekoppelten Ultraschallwandlern sehr gut eignen. T2 - 10. Forum Leichtbau CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2023 KW - Luftultraschall KW - Phased Array Technik PY - 2023 AN - OPUS4-58529 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zhang, Tianyun A1 - Heckel, Thomas A1 - Fieber, M. A1 - Tenczynski, L. A1 - Olm, G. A1 - Islam, A. A1 - Selch, M. T1 - Aufbau eines digitalen Zwillings für die mechanisierte Eisenbahnschienenprüfung für das Training von KI-Algorithmen N2 - Im Rahmen des Forschungsprojekts "Artificial Intelligence for Rail Inspection" (AIFRI) wird ein KI-Algorithmus entwickelt, um die Fehlererkennung bei der Auswertung von Schienenprüfungen zu verbessern. Der Prozess der mechanisierten Schienenprüfung wird analysiert und die Schienenfehler sowie Artefakte werden in einem digitalen Zwilling abgebildet, um in einem weiteren Schritt die automatische Fehlererkennung und Klassifizierung mit KI-Algorithmen trainieren zu können. Zu diesem Zweck werden Ultraschalldatensätze auf der Grundlage der Regelwerke und Informationen aus der Instandhaltung mit einer Simulationssoftware erstellt, die Anzeigen der verschiedenen Schienenschädigungen und Artefakte enthalten. Die Schienenfehler werden bei der Auswertung in Fehlerklassen eingeordnet, für das KI-Training priorisiert und auf Basis der von der DB Netz AG ausgewählten Informationen untersucht. Hierfür werden die Schienenfehler nach den für das KI-Training relevanten Merkmalen zerlegt und die Konfiguration der Parameter der Simulation entsprechend abgestimmt. Für die Grundstruktur des Datensatzes wird ein Schienenmodell mit einer Länge von einem Meter für die Simulation eingesetzt, auf dessen Basis alle bei der Schienenprüfung zu verwendenden Prüfköpfe für den jeweiligen Reflektortyp betrachtet werden. Die simulierten Daten werden auf einer Testschiene im Labormaßstab validiert. Mögliche Einflussparameter wie z. B. der Signal-Rausch-Abstand sowie die Fahrgeschwindigkeit werden in den Datensätzen herangezogen. Die Zusammenstellung eines Testdatensatzes mit lokal veränderlichen Einflussgrößen erfolgt aus den simulierten Daten unter Verwendung der skriptbasierten Programmierumgebung Python und Matlab. Das Projekt AIFRI wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND unter dem Förderkennzeichen 19FS2014 durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. T2 - Seminar des FA Ultraschallprüfung Konventionelle und innovative Anwendungen der Ultraschallprüfverfahren CY - Kassel, Germany DA - 14.11.2023 KW - Ultraschallprüfung KW - Simulation KW - Schienenprüfung PY - 2023 AN - OPUS4-59055 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghasem Zadeh Khorasani, Media A1 - Albakri, Bashar A1 - Heimann, Jan T1 - Federated SHM: a Novel Collaborative ML Approach to Overcome Data Scarcity and Data Privacy Concerns in StructuralHealth Monitoring N2 - The deployment of machine learning (ML) and deep learning (DL) in structural health monitoring (SHM) faces multiple challenges. Foremost among these is the insufficient availability of extensive high-quality data sets essential for robust training. Within SHM, high-quality data is defined by its accuracy, relevance, and fidelity in representing real-world structural scenarios (pristine as well as damaged). Although methods like data augmentation and creating synthetic data can add to datasets, they frequently sacrifice the authenticity and true representation of the data. Sharing real-world data encapsulating true structural and anomalous scenarios offers promise. However, entities are often reluctant to share raw data, given the potential extraction of sensitive information, leading to trust issues among collaborating entities. Our study introduces a novel methodology leveraging Federated Learning (FL) to navigate these challenges. Within the FL framework, models are trained in a decentralized manner across different entities, preserving data privacy. In our research, we simulated several scenarios and compared them to traditional local training methods. Employing guided wave (GW) datasets, we distributed the data among different parties (clients) using IID (independent, identically distributed or in other words, statistically identical) mini batches of dataset, as well as non-IID configurations. This approach mirrors real-world data distribution among varied entities, such as hydrogen refueling stations. In our methodology, the initial round involves individualized training for each client using their unique datasets . Subsequently, the model parameters are sent to the FL server, where they are averaged to construct a global model. In the second round, this global model is disseminated back to the clients to aid in predictive tasks. This iterative process continues for several rounds to reach convergence. Our findings distinctly highlight the advantages of FL over localized training, evidenced by a marked improvement in prediction accuracy . This research underscores the potential of FL in GW-based SHM, offering a remedy to similar challenges tied to data scarcity in other SHM approaches and paving the way for a new era of collaborative, data-centric monitoring systems. T2 - QI Digital Forum CY - Berlin, Germany DA - 10.10.2023 KW - Machine learning KW - Federated learning KW - Structural health monitoring KW - Artificial intelligence KW - Hydrogen safety KW - Data privacy PY - 2023 AN - OPUS4-59415 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bertovic, Marija A1 - Given, Joseph A1 - Rentala, V K A1 - Wall, M A1 - Kanzler, D A1 - Lehleitner, Johannes A1 - Heckel, Thomas A1 - Tkachenko, Viktoriya T1 - Methods for quantification and integration of human factors into probability of detection assessments JF - Insight - Non-Destructive Testing and Condition Monitoring N2 - Human factors (HFs) are a frequently mentioned topic when talking about the reliability of non-destructive testing (NDT). However, probability of detection (POD), the commonly used measure of NDT reliability, only looks at the technical capability of an NDT system to detect a defect. After several decades of research on the influence of HFs on NDT reliability, there is still no commonly accepted approach to rendering HFs visible in reliability assessment. This paper provides an overview of possible quantitative and qualitative methods for integrating HFs into the reliability assessment. It is concluded that reliability assessment is best carried out using both quantifiable and non-quantifiable approaches to HFs. KW - Materials Chemistry KW - Metals and Alloys KW - Mechanical Engineering KW - Mechanics of Materials KW - Non-Destructive Testing (NDT) KW - Human factors KW - Detection Assessments PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1784/insi.2023.65.7.364 SN - 1354-2575 VL - 65 IS - 7 SP - 364 EP - 372 PB - British Institute of Non-Destructive Testing (BINDT) AN - OPUS4-59173 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias T1 - Wirbelstromprüfung für die additive Fertigung N2 - Überblick über die derzeitige Entwicklungen für das Online-Monitoring additiver Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe mittels der Wirbelstromprüfung. Hierbei wird eine Einführung in die Wirbelstromprüfung gegeben sowie erste Entwicklungen hinsichtlich eines Online-Monitoring thematisiert. T2 - BAM Akademie: Qualitätssicherung in der additiven Fertigung CY - Online meeting DA - 26.10.2023 KW - Wirbelstromprüfung KW - Additive Fertigung KW - Online Monitoring PY - 2023 AN - OPUS4-58917 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Nicolicea, Alberto A1 - Kreuter, D. A1 - Melzer, Michael T1 - Einsatz neuartiger, flexibler Magnetfeldsensoren für die ZfP N2 - Die Magnetpulverprüfung ist eine weit verbreitete Prüfmethode für ferromagnetische Bauteile. Hierbei werden Oberflächenfehler wie Risse mit ferromagnetischem Pulver sichtbar gemacht, wodurch eine qualitative Bewertung des Bauteils ermöglicht wird. Allerdings können die Anzeigen kaum zu einer quantitativen Bewertung herangezogen werden. Hierfür sind Magnetfeldsensoren nötig, die die Stärke der Streufelder messen, wodurch z. B. die Tiefe der Risse abgeschätzt werden kann. Bei kommerziellen Magnetfeldsensoren sind die sensitiven Elemente auf Platinen angebracht bzw. in eine Verkapselung integriert. Hierdurch erhöht sich der Abstand der Elemente zur Oberfläche und kleine Fehler können unter Umständen nicht mehr detektiert werden. Auch wird eine automatisierte Prüfung komplexer Geometrien durch die starren Sonden erschwert. Um Streufelder von kleinen Fehlern in komplexen Bauteilen quantitativ bewerten zu können, validiert die BAM den Einsatz neuartiger, flexibler Magnetfeldsensoren. Hierbei sind die sensitiven Elemente auf flexiblen Folien aufgebracht und lassen sich verformen, wodurch sie auf viele mögliche Oberflächenformen appliziert werden können. Es wird ein geringerer Abstand der Elemente zur Oberfläche erreicht und Streufelder von kleinen Defekten können besser aufgelöst werden. Zudem verlieren die Sensoren durch Verformung weder ihre Sensitivität noch werden sie hierdurch zerstört. Dies macht diese Sensoren zu perfekten Kandidaten für die quantitative Bewertung von Rissstreufeldern in komplex geformten, ferromagnetischen Bauteilen. Der Beitrag präsentiert die Charakterisierung der Sensoren sowie erste Versuche an komplexen Bauteilen. Schließlich wird eine Einschätzung hinsichtlich weiterer Anwendungsmöglichkeiten gegeben. T2 - DGZfP Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Flexible Elektronik KW - Flexible Sensorik KW - Magnetischer Streufluss KW - GMR KW - ZfP PY - 2023 AN - OPUS4-58081 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Ehlers, Henrik A1 - Thewes, R. T1 - Online Eddy Current Testing of PBF LB/M Parts Using GMR Sensor Arrays During Manufacturing N2 - In recent years, additive manufacturing technologies have gained in importance. Laser powder bed fusion can be used for complex functional components or the production of workpieces in small quantities. High safety requirements, e.g. in aerospace, demand comprehensive quality control. Therefore, non-destructive offline inspection methods such as computed tomography are used after production. Recently, online non-destructive testing methods such as optical tomography have been developed to improve profitability and practicality. In this presentation, the applicability of eddy current inspection using GMR sensors for online inspection of PBF-LB/M parts is demonstrated. Eddy current testing is performed for each layer during the production process at frequencies uo to 1.2 MHz. Despite the use of high-resolution arrays with 128 elements, the testing time is kept low by an adapted hardware. Thus, the measurement can be performed during the manufacturing process without significantly slowing down the production process. In addition to the approach, the results of an online eddy current test of a step-shaped test specimen made of Haynes282 are presented. T2 - European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) 2023 CY - Lisbon, Potugal DA - 03.07.2023 KW - Eddy current KW - GMR KW - Additive manufacturing KW - In-situ monitoring KW - NDT PY - 2023 AN - OPUS4-58082 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Alexander T1 - Simulation of Eddy Current Rail Testing Data for Neural Networks N2 - The present work is part of the AIFRI project (Artificial Intelligence For Rail Inspection), where we and our project partners train a neural network for defect detection and classification. Our goal at BAM is to generate artificial ultrasound and eddy current training data for the A.I. This paper has an exploratory nature, where we focus on the simulation of eddy current signals for head check cracks, one of the most important rail surface defects. The goal of this paper is twofold. On the one hand, we present our general simulation setup. This includes geometric models for head check cracks with features like branching and direction change, a model for the HC10 rail testing probe, and the configuration of the Faraday simulation software. On the other hand, we use the Faraday software to simulate eddy current testing signals with a strong focus on the influence of the damage depth on the signal, while differentiating between different crack geometries. Here, we observe an early saturation effect of the test signal at a damage depth of 2 mm (at a crack angle of 25◦ to the surface). That is about 2 mm earlier than we would expect from measurements at a crack angle of 90◦. This behavior will be investigated further in a future paper. Finally, we interpolate the simulated signals in a two-step curve fitting process. With these interpolations we may generate eddy current test signals for any damage depth within the simulated range. T2 - 13th European Conference on Non-Destructive Testing 2023 CY - Lisbon, Portugal DA - 03.07.2023 KW - Simulation KW - Eddy Current KW - Artificial Intelligence PY - 2023 AN - OPUS4-58192 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zhang, Tianyun A1 - Heckel, Thomas T1 - Virtuelle Referenzschienen nach DIN EN 16729-1 für die Ultraschallprüfung von verlegten Eisenbahnschienen N2 - Im Rahmen des Forschungsvorhabens AIFRI „Arteficial Intelligence for Rail Inspection“ wird der Prozess der mechanisierten Schienenprüfung in einem digitalen Zwilling abgebildet, um in einem zweiten Schritt mit KI-Algorithmen eine automatisierte Defekterkennung und -klassifizierung trainieren zu können. Hierzu werden relevante Schienenschädigungen und in der Schiene vorhandene Artefakte analysiert und in skalierbare Modelle übertragen. Die Norm DIN EN 16729-1 „Bahnanwendungen - Infrastruktur - Zerstörungsfreie Prüfung an Schienen im Gleis - Teil 1: Anforderungen an Ultraschallprüfungen und Bewertungsgrundlagen“ gilt für die Prüfausrüstung von Schienenprüffahrzeugen und handgeführten Rollgeräten und legt die Anforderungen an die Prüfgrundsätze und -systeme bei der Prüfung verlegter Eisenbahnschienen fest, um vergleichbare Ergebnisse in Bezug auf Lage, Art und Größe der Unregelmäßigkeiten in den Schienen zu erhalten. Um die Performance von Prüfsystemen in der Simulation zu evaluieren, wurden die in den Anhängen der DIN EN 16729-1 angegebenen Bezugsreflektoren als künstliche Reflektoren (nach Anhang A) und simulierte Reflektoren (nach Anhang B) in einem digitalen Zwilling mit einem Schienenprofil 54E4 nach DIN EN 13674-1 sowie mit vereinfachter Geometrie als virtuelle Testschienen abgebildet. Die Simulationen wurden mit den in den Tabellen 3 und 4 nach DIN EN 16729-1 definierten Prüfkopfwinkeln durchgeführt. Die Rechnungen wurden im Labormaßstab an Testkörpern verifiziert und die Signal-Rausch-Abstände für Untersuchungen im Feld ermittelt. Ergebnisse der Untersuchungen und Möglichkeiten der Anwendung werden vorgestellt. Das Forschungsvorhaben wird durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen von mFund unter dem Förderkennzeichen 19FS2014 gefördert. T2 - DACH-Jahrestagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Ultraschallprüfung KW - Simulation KW - Schienenprüfung PY - 2023 AN - OPUS4-57625 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Barzegar, M. A1 - Pasadas, D. J. A1 - Ribeiro, A. L. A1 - Ramos, H. G. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis T1 - Polar Coordinate for Damage Imaging of Adhesively Bonded Plates Using Ultrasonic Guided Waves and Laser Doppler Vibrometer Measurements JF - IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement N2 - Wavefield measurements by a scanning laser Doppler vibrometer are generally carried out in a cartesian coordinate. As a piezoelectric transducer generates Lamb waves following radial paths, the use of a polar coordinate can be a suitable alternative to the use of a cartesian coordinate. Therefore, in the proposed method, using a single transducer placed on the center of the specimen, the measured wavefields are transformed into polar coordinates, making several identical radial line inspections from the center in a direction of incident waves. Taking advantage of the properties of the polar coordinates, a signal processing technique is proposed through a frequency-wavenumber filtering process in these coordinates. In this technique, by using proper filters, unwanted wave modes of the incident wave along with all reflected waves are filtered out. In addition, the conventional features of RMS and Euclidean distance are adapted for the polar coordinate system to image the bonded plate. The proposed signal processing and damage imaging are first introduced through a numerical simulation. Then, the performance of the proposed technique is presented by experimental measurements of two specimens including adhesively bonded carbon fiber-reinforced plastic composite plates and bonded aluminum plates. KW - Lamb waves KW - Composites KW - Disbond PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-573386 DO - https://doi.org/10.1109/TIM.2023.3267528 SN - 0018-9456 VL - 72 SP - 1 EP - 11 PB - IEEE CY - Piscataway Township, New Jersey, USA AN - OPUS4-57338 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Johannesmann, S. A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. ED - Nicolai, Marcel T1 - Characterization of adhesion strength using guided ultrasonic waves T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023 N2 - Klebeverbindungen sind aus vielen Anwendungen wie dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren. Jedoch stellen schwache Haftfestigkeiten eine sehr unbeliebte Fehlerart dar, die schlecht zu detektieren sind und zu einem frühzeitigen Versagen der Verklebung bei vergleichsweise geringen Belastungen führen können. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Haftfestigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, um Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen. Hierzu wird anhand von Simulationen mittels der Scaled Boundary Finite Element Methode gezeigt, dass die gezielte Auswertung bestimmter Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten vermiedenen Kreuzungen (engl. mode repulsion regions), eine Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Dies liegt darin begründet, dass die mittleren mechanischen Belastungen der Kleberschicht in diesen Bereichen ein lokales Maximum aufweisen und daher eine erhöhte Sensitivität auf Materialänderungen haben. Es wird gezeigt, wie sensitiv diese Bereiche auf Materialänderungen in der Klebergrenzschicht sind und welche potenziellen Fehlergrößen existieren. T2 - DAGA 2023 CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - SBFEM KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - NDT KW - Ultrasonic Guided Waves PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 823 EP - 826 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. CY - Berlin AN - OPUS4-57378 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. A1 - Lozano Duarte, Daniel Hernando T1 - Charakterisierung von Haftfestigkeiten mittels geführter Ultraschallwellen N2 - Klebeverbindungen sind aus vielen Anwendungen wie dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren. Jedoch stellen schwache Haftfestigkeiten eine sehr unbeliebte Fehlerart dar, die schlecht zu detektieren sind und zu einem frühzeitigen Versagen der Verklebung bei vergleichsweise geringen Belastungen führen können. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Haftfestigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, um Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen. Hierzu wird anhand von Simulationen mittels der Scaled Boundary Finite Element Methode gezeigt, dass die gezielte Auswertung bestimmter Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten vermiedenen Kreuzungen (engl. mode repulsion regions), eine Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Dies liegt darin begründet, dass die mittleren mechanischen Belastungen der Kleberschicht in diesen Bereichen ein lokales Maximum aufweisen und daher eine erhöhte Sensitivität auf Materialänderungen haben. Es wird gezeigt, wie sensitiv diese Bereiche auf Materialänderungen in der Klebergrenzschicht sind und welche potenziellen Fehlergrößen existieren. T2 - Schall 23 CY - Wetzlar, Germany DA - 20.03.2023 KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - NDT KW - Ultrasonic Guided Waves KW - SBFEM PY - 2023 AN - OPUS4-57379 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bayoumi, A. A1 - Lozano, Daniel A1 - Bulling, Jannis A1 - Mueller, I. A1 - Prager, Jens T1 - Comparative Study Between Simulation and Experimental Guided Ultrasonic Wave Propagation on a Plate Like Structure T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023 N2 - In plate-like structures, ultrasonic waves propagate as Lamb waves. Their use is important for many applications from non-destructive testing to structural health monitoring. Efficient simulation tools contribute to a significant value add e.g. in designing systems for these applications. Under which conditions an acceptable accuracy of these models with affordable computational costs can be achieved is an open question. Many of these applications include the usage of a plane wavefront, simulated in 2D crossesctional models to reduce complexity. In this contribution, a comparative case study between simulations and experiments is presented. The aim is to verify and compare a 2D cross-sectional model with experimental data. The experimental setup for this case study consists of an aluminum plate. A rectangular piezoelectric transducer is mounted for guided wave excitation. A laser Doppler vibrometer (LDV) measures out-of-plane velocities on the plate. A 2D cross-sectional model based on the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) is used to simulate the wave propagation of the experimental setup. The first data points near the transducer are used to fit the excitation tractions of the model, while additional points further away from the source are used to validate the model. The comparison between the recorded measurements and the simulated velocities shows a high degree of compatibility. T2 - DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Scaled Boundary Finite Element Method KW - Guided Ultrasonic Wave KW - Laser Doppler Vibrometer PY - 2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 88 EP - 91 AN - OPUS4-57354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heimann, Jan A1 - Mustapha, S. A1 - Yilmaz, Bengisu A1 - Charmi, Amir A1 - Brence, Blaž A1 - Prager, Jens T1 - Untersuchung der Ausbreitung von geführten Ultraschallwellen in Wasserstoffdruckbehältern zur Zustandsüberwachung T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023 N2 - Die zunehmende Bedeutung von Wasserstoff als emissionsfreier Energieträger der Zukunft lässt die Anforderungen an eine technisch einwandfreie und sichere Wasserstoffspeicherung steigen. Im Mobilitätssektor kommen dabei vorwiegend Kohlefaserverbundbehälter zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff im Hochdruckbereich zum Einsatz, die sich durch ihre Leichtbauweise bei gleichzeitig hoher Speicherkapazität auszeichnen. Materialfehler oder -ermüdung können jedoch zum Ausfall bis hin zum kritischen Versagensfall führen. Ein sicherer Betrieb der Behälter erfordert daher ein innovatives und zuverlässiges Konzept, um deren Integrität zu gewährleisten und folgenschwere Zwischenfälle zu vermeiden. Die Strukturüberwachung mittels geführter Ultraschallwellen ist dafür einer der prominentesten Ansätze, da sich die Wellen über große Entfernungen in der Struktur ausbreiten können und zudem sehr empfindlich auf kleinste Materialdefekte reagieren. In diesem Beitrag wird der Aufbau eines Sensornetzwerks zur Schadenserkennung und -lokalisierung vorgestellt, das auf den Prinzipien der Ausbreitung geführter Ultraschallwellen in Druckbehältern aus Verbundwerkstoffen basiert. Dazu werden in einem ersten Schritt das dispersive und multimodale Ausbreitungsverhalten analysiert und dominante Wellenmoden identifiziert. Basierend auf der Analyse werden Dämpfungsverhalten und Empfindlichkeit gegenüber künstlichen Defekten bestimmt. Unter Verwendung der ermittelten Informationen wird ein Sensornetzwerk bestehend aus piezoelektrischen Flächenwandlern entworfen, welches den zu untersuchenden Bereich vollständig abdecken soll. Das Ergebnis wird anschließend durch Aufbringen künstlicher Defekte experimentell evaluiert und präsentiert. T2 - DAGA 2023 CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Zustandsüberwachung KW - Wasserstoffdruckbehälter KW - Sensornetzwerk KW - Structural Health Monitoring PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1598 EP - 1601 CY - Berlin AN - OPUS4-58022 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Wernicke, Pascal T1 - Codierte Anregung von thermoakustischen Ultraschallwandlern und Wandlern aus zellulärem Polypropylen unter der Anwendung von signalangepassten Filtern N2 - Die Pulskompression wird in der Radartechnik eingesetzt, um den Signal-Rausch-Abstand zu erhöhen. Das Ziel ist es die Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Nutzsignals bei gleichbleibender Auflösung zu erhöhen. Durch den Einsatz von Barker Codes oder komplementären Golay Codes werden Sendesignale von Luftultraschallanwendungen pulscodiert. Dies ermöglicht in der zerstörungsfreien Prüfung die Inspektion von dickeren Bauteilen, da die Signalenergie durch zeitlich gestreckte Sendesignale bei gleicher Auflösung vergrößert wird. In dieser Arbeit wird die Pulskompression durch die Einführung von unipolaren Sequenzen zur Pulscodierung für thermoakustische Ultraschallwandler ermöglicht. Der Signal-Rausch-Abstand wird in der Anwendung der Pulscodierung und anschließenden Filterung mit einem signalangepassten Filter in Luftultraschallmessungen mit dem thermoakustischen Wandler und Wandlern aus zellulärem Polypropylen erhöht. KW - Ultraschall KW - Pulskompression KW - Materialprüfung PY - 2023 SP - 1 EP - 85 AN - OPUS4-59795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Casperson, Ralf A1 - Engert, D. A1 - Heilmann, S. A1 - Herold, F. A1 - Hofmann, D. A1 - Küchler, H. A1 - Leinenbach, F. A1 - Lorenz, S. A1 - Martin, J. A1 - Rehbein, J. A1 - Sprau, B. A1 - Suppes, A. A1 - Vrana, J. A1 - Wild, E. T1 - DICONDE in der ZfP N2 - DICONDE (Digital Imaging and Communication in Non-Destructive Evaluation) ist ein offener internationaler Standard zur Speicherung und zum Austausch industrieller Prüfdaten und prozessbezogener Informationen. Der DICONDE-Standard definiert sowohl die Semantik für eine strukturierte Speicherung von Daten als auch die netzwerkbasierte Kommunikation zwischen zwei Endpunkten. Damit lassen sich viele Vorgänge von Prüfprozessen digital und sicher abbilden und gleichzeitig normative Anforderungen wie eine Rückführbarkeit zum Prüfer und Prüfobjekt sowie eine Reproduzierbarkeit von Prüfergebnissen erfüllen. KW - DICONDE KW - ZfP KW - Interoperabilität KW - Datenspeicherung KW - Kommunikation PY - 2023 SP - 1 EP - 13 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-58578 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Brierley, N. A1 - Casperson, Ralf A1 - Engert, D. A1 - Heilmann, S. A1 - Herold, F. A1 - Hofmann, D. A1 - Küchler, H. A1 - Leinenbach, F. A1 - Lorenz, S. A1 - Martin, J. A1 - Rehbein, J. A1 - Sprau, B. A1 - Suppes, A. A1 - Vrana, J. A1 - Wild, E. T1 - DICONDE in industrial inspection N2 - DICONDE (Digital Imaging and Communication in Non-Destructive Testing) is an open international standard for storing and exchanging industrial test data and process-related information. The DICONDE standard defines both the semantics for structured storage of data and the network-based communication between two endpoints. This allows many test processes to be mapped digitally and securely, while at the same time meeting normative requirements such as traceability to the tester and test object and reproducibility of test results. KW - DICONDE KW - NDT KW - Interoperability KW - Data storage KW - Communication PY - 2023 SP - 1 EP - 13 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-58576 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -