TY - CONF A1 - Casperson, Ralf A1 - Pohl, Rainer A1 - Pelkner, Matthias A1 - Knöppchen, Andreas T1 - Zerstörungsfreie Prüfung von Komposit-Druckbehältern und ferromagnetischen Kunststoffen unter Verwendung von Wirbelstromprüfgeräten N2 - Metallische Druckgefäße werden aus Gründen der Gewichtseinsparung zunehmend durch Composite-Druckgefäße ersetzt. Während der Alterungsprozess bei metallischen Druckgefäßen durch Wöhlerkurven hinreichend beschrieben wird, ist der Alterungsmechanismus bei Composite-Druckgefäßen noch nicht vollständig geklärt. Im Rahmen des BAM-interne Themenfeldprojekts COD-AGE werden mit diversen Verfahren alterungsbegleitende, zerstörungsfreie Prüfungen an Composite-Druckgefäßen durchgeführt. Im ersten Teil dieses Vortrages werden Ergebnisse der konventionellen und hochfrequenten Wirbelstromprüfung vorgestellt. Der zweite Teil des Vortrages beschäftigt sich mit der Prüfbarkeit von Kunststoffen aus Kunstharz und 3D-Druck mit dem Wirbelstromverfahren durch Zugabe ferromagnetischer Nanopartikel bzw. Verwendung von ferromagnetischem Filament. T2 - DGZfP Arbeitskreis Berlin CY - Berlin, Germany DA - 03.01.2018 KW - Wirbelstromprüfung KW - Druckbehälter KW - CFK KW - Ferromagnetischer Kunststoff KW - COD-AGE PY - 2018 AN - OPUS4-43700 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf A1 - Pohl, Rainer A1 - Pelkner, Matthias A1 - Knöppchen, Andreas T1 - Zerstörungsfreie Prüfung von Komposit-Druckbehältern und ferromagnetischen Kunststoffen unter Verwendung von Wirbelstromprüfgeräten N2 - Metallische Druckgefäße werden aus Gründen der Gewichtseinsparung zunehmend durch Composite-Druckgefäße ersetzt. Während der Alterungsprozess bei metallischen Druckgefäßen durch Wöhlerkurven hinreichend beschrieben wird, ist der Alterungsmechanismus bei Composite-Druckgefäßen noch nicht vollständig geklärt. Im Rahmen des BAM-interne Themenfeldprojekts COD-AGE werden mit diversen Verfahren alterungsbegleitende, zerstörungsfreie Prüfungen an Composite-Druckgefäßen durchgeführt. Nach einem kurzen Überblick über die BAM und den FB 8.4 werden zunächst die allgemeine Funktionsweise der Wirbelstromprüfung und die bildgebende Wirbelstromprüfung erklärt. Anschließend werden Ergebnisse der konventionellen und hochfrequenten Wirbelstromprüfung vorgestellt. Der letzte Teil des Vortrages beschäftigt sich mit der Prüfbarkeit von Kunststoffen aus Kunstharz und 3D-Druck mit dem Wirbelstromverfahren durch Zugabe ferromagnetischer Nanopartikel bzw. Verwendung von ferromagnetischem Filament. T2 - DGZfP Arbeitskreis Magdeburg CY - Magdeburg, Germany DA - 17.01.2018 KW - CFK KW - COD-AGE KW - Druckbehälter KW - Ferromagnetischer Kunststoff KW - Wirbelstromprüfung PY - 2018 AN - OPUS4-43809 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf A1 - Pohl, Rainer A1 - Munzke, Dorit A1 - Becker, Ben A1 - Pelkner, Matthias T1 - Eddy current testing of composite pressure vessels N2 - The use of composite pressure vessels instead of conventional vessels made of steel or aluminum grew strongly over the last decade. The reason for this trend is the tremendous weight saving in case of composite vessels. However, the long-time behavior is not fully understood for filling and discharging cycles and creep strength and their influence on the CFRP coating (carbon fiber reinforced plastics) and the internal liner (steel, aluminum, or plastics). The CFRP ensures the pressure resistance while the inner liner is used as container for liquid or gas. To overcome the missing knowledge of ageing BAM started an internal project to investigate degradation of these material systems. Therefore, applicable testing methods like eddy current testing are needed. Normally, high-frequency eddy current testing (HF-ET, f > 10 MHz) is deployed for CFRP due to its low conductivity of the fiber, which is in the order of 0.01 MS/s, and the capacitive coupling between the fibers. Nevertheless, in some cases conventional ET can be applied. We show a concise summary of studies on the application of conventional ET of composite pressure vessels. T2 - QNDE 2017 CY - Provo, Utah, USA DA - 16.07.2017 KW - Eddy current KW - Composite KW - Pressure vessel PY - 2018 SN - 978-0-7354-1644-4 DO - https://doi.org/10.1063/1.5031622 SN - 0094-243X VL - 1949 SP - UNSP 160004, 1 EP - 8 AN - OPUS4-45051 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Casperson, Ralf A1 - Rühe, Sven A1 - Mook, Gerhard T1 - Signal processing for non-destructive testing of railway tracks N2 - Increased speed, heavier loads, altered material and modern drive systems result in an increasing number of rail flaws. The appearance of these flaws also changes continually due to the rapid change in damage mechanisms of modern rolling stock. Hence, interpretation has become difficult when evaluating non-destructive rail testing results. Due to the changed interplay between detection methods and flaws, the recorded signals may result in unclassified types of rail flaws. Methods for automatic rail inspection (according to defect detection and classification) undergo continual development. Signal processing is a key technology to master the challenge of classification and maintain resolution and detection quality, independent of operation speed. The basic ideas of signal processing, based on the Glassy-Rail-Diagram for classification purposes, are presented herein. Examples for the detection of damages caused by rolling contact fatigue also are given, and synergetic effects of combined evaluation of diverse inspection methods are shown. T2 - QNDE - Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Provo, UT, USA DA - 16.07.2017 KW - Rail KW - Inspection KW - Train KW - Ultrasound KW - Signal KW - Processing PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1063/1.5031528 VL - 1949 SP - 030005-1 EP - 030005-7 AN - OPUS4-47217 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stegemann, Robert A1 - Cabeza, Sandra A1 - Pelkner, Matthias A1 - Lyamkin, Viktor A1 - Pittner, Andreas A1 - Werner, Daniel A1 - Wimpory, R. A1 - Boin, M. A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Bruno, Giovanni T1 - Influence of the microstructure on magnetic stray fields of low-carbon steel welds N2 - This study examines the relationship between the magnetic mesostructure with the microstructure of low carbon steel tungsten inert gas welds. Optical microscopy revealed variation in the microstructure of the parent material, in the heat affected and fusion zones, correlating with distinctive changes in the local magnetic stray fields measured with high spatial resolution giant magneto resistance sensors. In the vicinity of the heat affected zone high residual stresses were found using neutron diffraction. Notably, the gradients of von Mises stress and triaxial magnetic stray field modulus follow the same tendency transverse to the weld. In contrast, micro-X-ray fluorescence characterization indicated that local changes in element composition had no independent effect on magnetic stray fields. KW - TIG-welding KW - GMR sensors KW - Magnetic stray field KW - Neutron diffraction KW - Residual stress KW - Microstructure KW - Low carbon steel PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1007/s10921-018-0522-0 SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 37 IS - 3 SP - 66,1 EP - 18 PB - Springer US CY - New York AN - OPUS4-45855 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Casperson, Ralf A1 - Pohl, Rainer A1 - Becker, Ben T1 - Conventional and HF Eddy Current Testing of Composite Pressure Vessels N2 - Composite pressure vessels consist of an internal liner (Steel, aluminum, or plastic) which stores the liquid or gas and CFRP (carbon fiber reinforced plastics) which serves as pressure resistance. These vessels comprise some advantages compared with conventional vessels made of steel or aluminum and their application grew strongly over the last decade. The reason for this trend is the tremendous weight saving. However, the long-time behavior for filling and discharging cycles and the creep strength of composite vessels is not fully understood. Therefore, BAM started an internal project to investigate degradation of these material systems. Normally, high-frequency eddy current testing (HF-ET, f > 10 MHz) is deployed for CFRP due to the low conductivity of the fibers, which is in the order of 0.01 MS/s, and the capacitive coupling between them. Nevertheless, in some cases conventional ET can be applied. Some first results using conventional ET for detecting leakages in the internal liners are already presented. This contribution gives an update of our investigation using both conventional and high-frequency ET. Therefore, we developed an ET equipment based on a vector network analyzer using frequencies between 300 kHz and 2 GHz. The focus concerns the study of the aging effects. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Eddy current testing KW - Composite KW - Pressure vessel PY - 2018 AN - OPUS4-45302 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hönig, Gerald A1 - Schlichting, S. A1 - Wagner, M. R. A1 - Müssener, J. A1 - Hill, P. A1 - Grieb, T. A1 - Teubert, J. A1 - Schörmann, J. A1 - Rosenauer, A. A1 - Eickhoff, M. A1 - Hoffmann, A. A1 - Callsen, G. T1 - QCSE tuning in polar GaN/AlN heterostructures N2 - We show both theoretically and experimentally how the encapsulation of the active region by additional guard layers can be used to achieve a significant reduction of the built-in electric fields in polar nitride heterostructures. This reduction of the QCSE results in a strongly enhanced emission intensity and faster recombination dynamics in the active region. In particular we are able to shift the emission energy of 4-nm-thick GaN nano-discs up to 3.32 eV, which is just 150 meV below the bulk GaN bandgap as compared to a red-shift of about 1 eV in a conventional heterostructure with the same thickness. T2 - SPIE. PHOTONICS WEST OPTO CY - San Francisco, CA, USA DA - 29.01.2018 KW - QCSE KW - Piezopolarization KW - Spontaneous Polarization KW - IFGARD KW - Nanoheterostructures KW - Nonpolar PY - 2018 AN - OPUS4-43383 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wasmer, Paul A1 - Rathjen, Veith A1 - Hönig, Gerald A1 - Prager, Jens T1 - Ultraschallausbreitung in periodischen Strukturen - Simulation und Experiment N2 - Die Untersuchung von Ultraschallausbreitung in periodischen Strukturen ist aktuell von großem Interesse für eine zielgerichtete Beeinflussung der Schallausbreitung. Die bekanntesten Vertreter periodischer Strukturen sind die sogenannten phononischen Kristalle. Als phononischen Kristall bezeichnet man eine periodische Struktur bestehend aus einer Matrix, in die Störungen aus einem zweiten Material eingebracht worden ist. Dabei unterscheiden sich Matrixmaterial und das eingebrachte Material sehr stark in ihren akustischen Eigenschaften. Ein phononischer Kristall erzeugt Bandlücken, in denen die Schalltransmission durch den Kristall vollständig unterbunden ist. Außerhalb der Bandlücken hingegen findet eine ungehinderte Schallausbreitung statt. Diese speziellen Eigenschaften können beispielsweise dazu genutzt werden, frequenzselektive Wellenleiter zu konzipieren oder Schallfelder zu fokussieren. Die Kristallstrukturen können anhand der Anzahl der Dimensionen, in welchen eine Schallausbreitung unterbunden wird, unterteilt werden. So verhindert ein eindimensionaler Kristall nur die Schallausbreitung in eine Raumrichtung, wohingegen ein zwei- oder dreidimensionaler Kristall die Schallausbreitung in mehreren Raumrichtungen unterbindet. Für technische Anwendungen sind aufgrund ihrer einfachen Fertigung insbesondere ein- und zweidimensionale Strukturen von Interesse. In den vorgestellten Arbeiten werden ein- und zweidimensionale Kristalle theoretisch und experimentell untersucht. Für den eindimensionalen Fall wurde eine entartete Form des phonischen Kristalls gewählt, wobei ein Vollzylinder mit periodischer Querschnittsänderung betrachtet wurde. Ziel ist es dabei, die Schallausbreitung in axialer Richtung zu verhindern. Inspiriert wurde diese Anordnung durch die in [1] vorgestellte Tubular-Bell-Geometrie und dient als Vorarbeit für die Entwicklung eines Sensorsystems. Im Falle des zweidimensionalen Kristalls wird die Schallausbreitung in einer Platte mit regelmäßigen Bohrungen untersucht. Hier soll keine Schallausbreitung in der Ebene stattfinden. Als Voruntersuchungen werden zunächst Berechnungen mit Hilfe der Finiten Elementen Methode (FEM) und der Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) durchgeführt. Für die Berechnung der Dispersionskurven der Strukturen wurde COMSOL Multiphysics genutzt. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse liefern eine Vorhersage der Übertragungseigenschaften der Strukturen. Zur Simulation der Schallausbreitung in der eindimensionalen Struktur wird ein effizienter, achsensymmetrischer Ansatz der SBFEM verwendet. Hierbei entsteht ein numerisches Modell mit einer sehr geringen Anzahl an Freiheitsgraden. Diese effiziente Beschreibung ermöglicht eine zielgerichtete Optimierung der Geometrie der Struktur in Hinblick auf die geforderten akustischen Eigenschaften. Anhand der Simulationsergebnisse werden Testkörper für beide Strukturen gefertigt und deren Übertragungsverhalten im Vergleich mit den numerischen Ergebnissen experimentell überprüft. [1] – Lucklum R., Zubtsov M., Pennec Y. – Tubular Bell – Ein neuartiger Ultraschall-Rohrsensor, 3. Workshop des Fachausschusses der DEGA e.V., Messtechnische Anwendung von Ultraschall 20.06-22.06.2016, Kloster Drübeck T2 - 4. Workshop des Fachausschusses Ultraschall CY - Drübeck - Ilsenburg, Germany DA - 18.06.2018 KW - Phononisch Kristall KW - Sensorentwicklung PY - 2018 AN - OPUS4-45261 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias A1 - Stegemann, Robert A1 - Sonntag, Nadja A1 - Pohl, Rainer A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Benefits of GMR sensors for high spatial resolution NDT applications N2 - Magneto resistance sensors like GMR (giant magneto resistance) or TMR (tunnel magneto resistance) are widely used in industrial applications, examples are position measurement and read heads of hard disk drives. However, in case of non-destructive testing (NDT) applications these sensors, although their properties are outstanding like high spatial resolution, high field sensitivity, low cost and low energy consumption, never reached a technical transfer to an application beyond sci-entific scope. This paper deals with benefits of GMR/TMR sensors in terms of high spatial resolution testing for different NDT applica-tions. The first example demonstrates the preeminent advantages of MR-elements compared with conventional coils used in eddy current testing (ET). The probe comprises one-wire excitation with an array of MR elements. This led to a better spatial resolution in terms of neighboring defects. The second section concentrates on MFL-testing (magnetic flux leakage) with active field excitation during and before test-ing. The latter illustrated the capability of highly resolved crack detection of a crossed notch. This example is best suited to show the ability of tiny magnetic field sensors for magnetic material characterization of a sample surface. Another example is based on characterization of samples after tensile test. Here, no external field is applied. The magnetization is only changed due to external load and magnetostriction leading to a field signature which GMR sensors can resolve. This gives access to internal changes of the magnetization state of the sample under test. T2 - QNDE 2017 CY - Provo, Utah, USA DA - 16.07.2017 KW - GMR KW - Non-destructive testing KW - Sensor arrays KW - Spatial resolution PY - 2018 SN - 978-0-7354-1644-4 DO - https://doi.org/10.1063/1.5031535 SN - 0094-243X VL - 1949 SP - UNSP 040001, 1 EP - 10 AN - OPUS4-45050 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -