TY - JOUR A1 - Ehlers, Henrik A1 - Pelkner, Matthias A1 - Thewes, R. T1 - Heterodyne Eddy Current Testing Using Magnetoresistive Sensors for Additive Manufacturing Purposes N2 - In recent years additive manufacturing technologies have become widely popular. For complex functional components or low volume production of workpieces, laser powder bed fusion can be used. High safety requirements, e.g. in the aerospace sector, demand extensive quality control. Therefore, offline non-destructive testing methods like computed tomography are used after manufacturing. Recently, for enhanced profitability and practicality online non-destructive testing methods, like optical tomography have been developed. This paper discusses the applicability of eddy current testing with magnetoresistive sensors for laser powder bed fusion parts. For this purpose, high spatial resolution giant magnetoresistance arrays are utilized for testing in combination with a single wire excitation coil. A heterodyne principle minimizes metrology efforts. This principle is compared to conventional signal processing in an eddy current testing setup using an aluminum test sample with artificial surface defects. To evaluate the influence of the powder used in the manufacturing process on eddy current testing and vice versa, a laser powder bed fusion mock-up made from stainless steel powder (316L) is used with artificial surface defects down to 100 µm. This laser powder bed fusion specimen was then examined using eddy current testing and the underlying principles. KW - Eddy current testing KW - Heterodyning KW - Laser powder bed fusion KW - Giant magnetoresistance KW - Additive manufacturing KW - 316L PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-506140 DO - https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.2973547 SN - 1530-437X VL - 20 IS - 11 SP - 5793 EP - 5800 PB - IEEE AN - OPUS4-50614 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oster, Simon A1 - Mann, S. A1 - Sharma, R. A1 - Reisgen, U. T1 - In-situ Identifikation der Schweißnahtgeometrie bei der Anwendung von MSG-Schweißprozessen N2 - Lichtbogenbasierte Schweißverfahren wie das Metallschutzgasschweißen (MSG) zählen zu den Standardverfahren der Fügetechnik und werden in vielen Industriebereichen automatisiert unter Verwendung von Industrierobotern eingesetzt. Dabei können Schweißnahtabweichungen auftreten, die aus Änderungen der Prozessrandbedingungen und der hohen Prozessdynamik resultieren. Hier ist die Kontrolle von Schmelzbad- und Schweißnahtgeometrie für die Sicherung der Nahtqualität bedeutsam. Durch den Einsatz optischer Sensorsysteme können mit hoher zeitlicher Auflösung in-situ Informationen des Prozesszustands ermittelt werden. Dabei stellen die rauen Prozessbedingungen und die hohe Strahlungsintensität des Lichtbogens eine Herausforderung für die optischen Komponenten dar. Forschungsarbeiten am Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen haben gezeigt, dass durch den Einsatz einer HDR-Kamera in Kombination mit einer strukturierten Laserbelichtung gezielt geometrische Informationen des Lichtbogens und des Schmelzbads aus den Prozessaufnahmen gewonnen werden können. In dieser Arbeit wird eine parallele Schweißnaht- und Schmelzbadbeobachtung durchgeführt, wobei geometrische Informationen durch die Anwendung von Bildverarbeitungsalgorithmen extrahiert werden. Dabei wird ein nachlaufendes Sensorsystem eingesetzt, welches aus einer HDR-Kamera und einer Laserbeleuchtung besteht. Es werden diffraktive optische Elemente (DOE) zur Erzeugung von verschiedenen Laserprojektionsmustern verwendet, um sowohl eine unidirektionale als auch eine multidirektionale Prozessbeobachtung durchführen zu können. Aus den geometrischen Informationen werden Kenngrößen berechnet, anhand derer der Prozesszustand beurteilt werden kann. Es zeigt sich, dass anhand der Kenngrößenverläufe Abweichungen in der Schweiß- und Schmelzbadgeometrie und Positionierungsfehler des Roboters identifiziert werden können. T2 - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Schweißnahtgeometrie KW - MSG-Schweißen KW - In-situ Monitoring KW - Schmelzbadbeobachtung PY - 2020 SN - 978-3-96144-098-6 VL - 365 SP - 41 EP - 47 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51576 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oster, Simon T1 - In-situ Identifikation der Schweißnahtgeometrie bei der Anwendung von MSG-Schweißprozessen N2 - Lichtbogenbasierte Schweißverfahren wie das Metallschutzgasschweißen (MSG) zählen zu den Standardverfahren der Fügetechnik und werden in vielen Industriebereichen automatisiert unter Verwendung von Industrierobotern eingesetzt. Dabei können Schweißnahtabweichungen auftreten, die aus Änderungen der Prozessrandbedingungen und der hohen Prozessdynamik resultieren. Hier ist die Kontrolle von Schmelzbad- und Schweißnahtgeometrie für die Sicherung der Nahtqualität bedeutsam. Durch den Einsatz optischer Sensorsysteme können mit hoher zeitlicher Auflösung in-situ Informationen des Prozesszustands ermittelt werden. Dabei stellen die rauen Prozessbedingungen und die hohe Strahlungsintensität des Lichtbogens eine Herausforderung für die optischen Komponenten dar. Forschungsarbeiten am Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen haben gezeigt, dass durch den Einsatz einer HDR-Kamera in Kombination mit einer strukturierten Laserbelichtung gezielt geometrische Informationen des Lichtbogens und des Schmelzbads aus den Prozessaufnahmen gewonnen werden können. In dieser Arbeit wird eine parallele Schweißnaht- und Schmelzbadbeobachtung durchgeführt, wobei geometrische Informationen durch die Anwendung von Bildverarbeitungsalgorithmen extrahiert werden. Dabei wird ein nachlaufendes Sensorsystem eingesetzt, welches aus einer HDR-Kamera und einer Laserbeleuchtung besteht. Es werden diffraktive optische Elemente (DOE) zur Erzeugung von verschiedenen Laserprojektionsmustern verwendet, um sowohl eine unidirektionale als auch eine multidirektionale Prozessbeobachtung durchführen zu können. Aus den geometrischen Informationen werden Kenngrößen berechnet, anhand derer der Prozesszustand beurteilt werden kann. Es zeigt sich, dass anhand der Kenngrößenverläufe Abweichungen in der Schweiß- und Schmelzbadgeometrie und Positionierungsfehler des Roboters identifiziert werden können. T2 - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Schweißnahtgeometrie KW - MSG-Schweißen KW - In-situ Monitoring KW - Schmelzbadbeobachtung PY - 2020 AN - OPUS4-51579 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schade, U. A1 - Dawei, C. A1 - Puskar, L. A1 - Ritter, E. A1 - Beckmann, Jörg T1 - Removal of Etalon Features in the Far-Infrared–Terahertz Transmittance Spectra of Thin Polymer Films N2 - Etalon features in infrared spectra of stratified samples, their influence on the interpretation and methods to circumvent their presence in infrared spectra have been in discussion for decades. This paper focuses on the application of a method originally developed to remove interference fringes in the mid-infrared spectra for far-infrared Fourier transform spectroscopy on thin polymer films. We show that the total transmittance-reflectance technique, commonly used for mid-infrared, also works successfully in the far infrared spectral range where other approaches fail. Experimental spectra obtained by such technique are supported by model calculations and reveal the possibility and limits to obtain almost undisturbed far-infrared spectra which are suitable to determine low energy vibrations of ionomer salts under certain sample conditions. KW - Far-infrared spectroscopy KW - Absorption KW - Etalon feature KW - Total transmittance reflectance PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1177/0003702820922295 VL - 74 IS - 12 SP - 1530 EP - 1539 PB - Sage journals AN - OPUS4-51367 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Usmani, Shirin M. A1 - Plarre, Rüdiger A1 - Hübert, Thomas A1 - Kemnitz, E. ED - Richter, K. ED - Van de Kulien, J.-W. T1 - Termite resistance of pine wood treated with nano metal fluorides N2 - Fluorides are well-known as wood preservatives. One of the limitations of fluoride-based wood preservatives is their high leachability. Alternative to current fluoride salts such as NaF used in wood protection are low water-soluble fluorides. However, impregnation of low water-soluble fluorides into wood poses a challenge. To address this challenge, low water-soluble fluorides like calcium fluoride (CaF2) and magnesium fluoride (MgF2) were synthesized as nanoparticles via the fluorolytic sol−gel synthesis and then impregnated into wood specimens. In this study, the toxicity of nano metal fluorides was assessed by termite mortality, mass loss and visual analysis of treated specimens after eight weeks of exposure to termites, Coptotermes formosanus. Nano metal fluorides with sol concentrations of 0.5 M and higher were found to be effective against termites resulting in 100% termite mortality and significantly inhibited termite feeding. Among the formulations tested, the least damage was found for specimens treated with combinations of CaF2 and MgF2 with an average mass loss less than 1% and visual rating of “1”. These results demonstrate the efficacy of low water-soluble nano metal fluorides to protect wood from termite attack. KW - Holzschutzmittel KW - Nanoparticles KW - Fluorides KW - Termites PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-514325 DO - https://doi.org/10.1007/s00107-020-01522-z VL - 78 SP - 493 EP - 499 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-51432 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Krautz, M. A1 - Beyer, L. A1 - Funk, Alexander A1 - Waske, Anja A1 - Weise, B. A1 - Freudenberger, J. A1 - Gottschall, T. T1 - Predicting the dominating factors during heat transfer in magnetocaloric composite wires N2 - Magnetocaloric composite wires have been studied by pulsed-field measurements up to μ0ΔH = 10 T with a typical rise time of 13 ms in order to evaluate the evolution of the adiabatic temperature change of the core, ΔTad, and to determine the effective temperature change at the surrounding steel jacket, ΔTeff, during the field pulse. An inverse thermal hysteresis is observed for ΔTad due to the delayed thermal transfer. By numerical simulations of application-relevant sinusoidal magnetic field profiles, it can be stated that for field-frequencies of up to two field cycles per second heat can be efficiently transferred from the core to the outside of the jacket. In addition, intense numerical simulations of the temperature change of the core and jacket were performed by varying different parameters, such as frequency, heat capacity, thermal conductivity and interface resistance in order to shed light on their impact on ΔTeff at the outside of the jacket in comparison to ΔTad provided by the core. KW - Composite KW - Heat transfer KW - Numerical simulation KW - Pulsed magnetic field PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-513791 DO - https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108832 VL - 193 SP - 108832 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-51379 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Trends in Materials Informatics N2 - Many PhD students are interested in applying machine learning, AI, data science, etc., and there are many good reasons for this. However, there is a disconnect between mainstream data science and materials science, for example, when it comes to the sheer size of the data. This talk will highlight some of the unique challenges in materials informatics and present some interesting approaches to overcome them. Although the field is large, this talk will focus on cases that have some practical relevance to PhD students at BAM. T2 - PhD Day at BAM 2020 CY - Online meeting DA - 15.09.2020 KW - Materials Informatics KW - Small Data PY - 2020 AN - OPUS4-51814 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waske, Anja T1 - Energy Harvesting Using Thermomagnetic Generators with Magnetocaloric Materials N2 - To date, there are only very few technologies available for the conversion of low temperature waste heat to electricity. More than a century ago, thermomagnetic generators were proposed, which are based on a change of magnetization with temperature, switching a magnetic flux, which according to Faraday’s law induces a voltage. In this talk, we first describe the principle of thermomagnetic generators. Then we focus on the impact of topology of the magnetic circuit within thermomagnetic generators. We demonstrate that the key operational parameters strongly depend on the genus, i.e. the number of holes within the magnetic circuit. A pretzel-like topology of the magnetic circuit with genus =3 improves the performance of thermomagnetic generators by orders of magnitude. We will show that this technique is on its way to becoming competitive with thermoelectrics for energy harvesting near room temperature. T2 - TMS Annual Meeting CY - San Diego, CA, USA DA - 23.02.2020 KW - Materials science KW - Energy harvesting PY - 2020 AN - OPUS4-51903 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waske, Anja T1 - Materials for Thermomagnetic Harvesting of Low Temperature Waste Heat: N2 - Thermomagnetic materials are a new type of magnetic energy materials, which enable the conversion of low temperature waste heat to electricity by three routes: Thermomagnetic motors, generators and microsystems. Taking our recent work on thermomagnetic generators as a starting point, in this talk we analyse the material requirements for a more energy and economic efficient conversion. We will describe the influence of magnetisation change and heat capacity on thermodynamic efficiency, as well as the consequences of thermal conductivity on power density. Our analysis will allow selecting the best thermomagnetic materials in Ashby plots and illustrate the substantial different properties compared to magnetocaloric materials. Supported by DFG, project FA 453/14) T2 - TMS Annual Meeting CY - San Diego, CA, USA DA - 23.02.2020 KW - Materials science KW - Energy harvesting PY - 2020 AN - OPUS4-51904 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David T1 - From W. C. Röntgen to modern Tomography N2 - A not complete review of X-Ray related milestones from 1895 to the 21st century. T2 - ITN GW4SHM, First Training Event CY - Online Meeting DA - 23.11.2020 KW - X-Ray KW - Computed Tomography KW - Laminography KW - Digital Detector Arrays KW - Wilhelm Conrad Röntgen PY - 2020 AN - OPUS4-51881 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -