TY - THES A1 - Ecker, Melanie T1 - Development, Characterization and Durability of Switchable Information Carriers based on Shape Memory Polymers N2 - The aim of this thesis was the development of switchable information carriers based on shape memory polymers (SMPs) and the investigation of their durability. Deployed as a new kind of security label, such technology may be an effective tool to prevent counterfeiting and product piracy. Thermoplastic as well as thermoset SMPs turned out to be applicable as a specific substrate for the fabrication of switchable information carriers. In particular, a physically cross-linked and semi-crystalline poly(ester urethane) (PEU), and a chemically cross-linked epoxy-based polymer were investigated. Both SMPs were able to undergo distinct changes in shape upon triggering, which is commonly known as the shape memory effect (SME). A key step for the fabrication of switchable information carriers was the development of a suitable technique for a surface-specific coloring of the polymeric base material. In particular, it was necessary to have a thin coat of paint in order to assure sufficient surface contrasts within the subsequently laser-engraved barcodes (e.g. quick response (QR) codes). In detail, coloring was conducted by diffusion of staining solutions, based on organic dyes, into the polymeric matrix. As a result of properly selected exposure times, homogenous layers of paint having thicknesses of about 100 μm, could be produced. In order to obtain room temperature stable, temporary shapes with non-decipherable code information, various programming procedures were applied to the information carriers. These were either based on tensile or on compressive deformation. For instance, when using plane steel plates in the course of compressive deformation, code areas were randomly distorted. By contrast, selective distortions could be achieved using a steel ball type indenter. However, the triggering of the SME resulted in almost complete shape recoveries. As a result, the information carriers could reliably be switched back to readable states. Before the developed information carriers can be brought onto the market, it is important to evaluate their durability against various environmental impacts. Artificial weathering was conducted exemplarily on blue and black colored QR code carriers based on PEU. Various scenarios were selected: exposure to UVA irradiation and aging in aqueous solution. In both cases, the durability was investigated at temperatures below and above the switching temperature of the employed SMP. It turned out, that the limiting factor for the usage of switchable information carriers was a lack of contrast and thus was dye-related. In the case of UV irradiation, the color of the dyes started fading, culminating in unreadable QR codes. For hydrolytic degradation, the non-colored code regions were stained in the course of aging. This originates from the fact that the organic dyes used for coloring were soluble in water. As a consequence, they were able to diffuse easily in and out of the swollen polymeric matrix. For both scenarios, aging at elevated temperature caused acceleration of the observed effects. However, the shape memory properties of the PEU were only slightly influenced by the applied aging scenarios. Next, an additional thermo-responsive security feature was added to the information carriers. Therefore, thermochromic pigments (T-PIGs) were embedded into a PEU matrix. However, in contrast to the organic dyes, the size of the thermochromics microcapsules was too large to diffuse into the polymeric matrix. Thus, another procedure for a surface-specific coloring of the PEU was developed. This mainly included the preparation of a PEU-paste doped with T-PIG by solution mixing. The thermochromic paste was deposited by means of a solvent casting technique as thin layer atop the PEU plaque. After solvent evaporation, tightly connected PEU/PEU-T-PIG laminates were obtained. Beyond that, the layer thickness was adjustable by using a doctor blade for the paste deposition. Subsequent laser ablation finalized the QR code carriers. These were readable at room temperature, but unreadable above the color switching temperature of the employed T-PIGs due to a lack of contrast. Hence, the obtained multifunctional information carriers were characterized by distinct shape memory properties and tunable color switching performances. Furthermore, the combination of several T-PIGs having different colors and switching temperatures resulted in surfaces with multiple and unique temperature-dependent changes in color. Besides that, information carriers with temporarily concealed information could be obtained by covering the QR code with an additional layer doped with T-PIG. N2 - Ziel der Arbeit war es, schaltbare Informationsträger aus Formgedächtnispolymer (FGP) zu entwickeln, und diese auf ihre Beständigkeit gegenüber unterschiedlichen Umwelteinflüssen zu untersuchen. Eingesetzt als neuartige Etiketten könnten diese zur fälschungssicheren Kennzeichnung von Waren verwendet werden. Sowohl thermoplastische als auch duroplastische FGPs waren geeignete Ausgangsmaterialien für solche Informationsträger. Im Speziellen wurde sowohl ein physikalisch quervernetztes, semikristallines Poly(ester urethan) (PEU), als auch ein chemisch quervernetztes, amorphes FGP auf Epoxidbasis näher untersucht. Ein wichtiger Schritt für die Entwicklung von schaltbaren Informationsträgern aus FGP war die Entwicklung eines Färberverfahrens, bei dem das Polymer nur oberflächennah eingefärbt wird. So konnten ausreichend hohe Kontraste in den anschließend mittels Lasergravur eingebrachten Barcodes (z.B. QR engl. quick response Codes) erreicht werden. Die Färbung der Polymeroberflächen durch Diffusion von organischen Färbelösungen in die Polymermatrix stellte sich als probate Methode heraus. Dabei konnte die Eindringtiefe der Farbstoffe durch die Einwirkzeit auf etwa 100 μm eingestellt werden. Um die Informationsträger in stabile, temporäre Formen mit unlesbarer Information zu überführen, wurden unterschiedliche thermomechanische Programmierungsmethoden angewendet. Sowohl Druck- als auch Zugverformung stellten sich hierfür als geeignet heraus. In beiden Fällen waren die Informationen im programmierten Zustand aufgrund zu großer Verzerrungen der QR Codes unlesbar. Durch den Einsatz von konfigurierbaren Stempelwerkzeugen während der Druckverformung war es darüber hinaus möglich, selektive Verformung der Oberfläche zu erreichen. Nach dem Auslösen des Formgedächtniseffektes kehrten die Etiketten nahezu in ihre ursprüngliche Form zurück, sodass die Information dann in jedem Fall wieder lesbar war. Um die Haltbarkeit der neu entwickelten Informationsträger gegenüber Umwelteinflüssen besser beurteilen zu können, wurden gefärbte Etiketten aus PEU künstlich bewittert. Hierfür wurden zwei Alterungsszenarien gewählt: die Degradation durch UVA-Strahlung und die Beständigkeit in wässrigem Medium. In beiden Fällen wurde die Bewitterung unterhalb und oberhalb der Schalttemperatur des Polymers durchgeführt. Die UV-Alterung führte zum Ausbleichen der Farben und somit zum Verlust der Lesbarkeit durch die Abnahme des QR Code Kontrastes. Während der Alterung in Wasser wurden die anfangs ungefärbten Domänen innerhalb des QR Codes nach und nach gefärbt, was ebenfalls zu einem Kontrastverlust führte. Das rührte daher, dass die organischen Farbstoffe wasserlöslich waren und somit in das gequollene Polymer hinein- und hinausdiffundieren konnten. Lagerung bei erhöhter Temperatur führte in beiden Fällen zu einer Beschleunigung der beobachteten Phänomene. Im Gegensatz dazu wurde während der untersuchten Alterungszenarien die Formgedächtnis-Funktionalität des Polymers kaum beeinflusst. Anschließend wurden die Informationsträger mit einem weiteren thermoresponsiven Sicherheitsmerkmal kombiniert. Die hierfür verwendeten thermochromen Pigmente (T-PIGs) waren im Vergleich zu den vorher verwendeten Farbstoffen jedoch zu groß, um in die Polymermatrix hineinzudiffundieren. Daher wurde eine weitere Methode zur oberflächenspezifischen Einfärbung von Polymeren entwickelt. Hierzu wurde zunächst eine viskose PEU-Lösung hergestellt, die im Anschluss mit den T-PIGs vermengt wurde. Die so erhaltene Paste wurde mittels der sogenannten „solvent cast“ Technik als dünner Film auf die Polymeroberfläche aufgebracht. Dabei konnte die Schichtdicke durch den Einsatz eines „doctor blades“ eingestellt werden. Nach dem vollständigen Abdampfen des Lösungsmittels wurden fest verbundene PEU/PEU-T-PIG Laminate erhalten. Die anschließende Lasergravur führte zu Informationsträgern, die bei Raumtemperatur lesbar waren. Oberhalb der Farbumschlagstemperatur der eingesetzten T-PIGs wurden diese jedoch aufgrund von Kontrastverlusten unlesbar. Die so erhaltenen multifunktionalen Informationsträger waren demzufolge neben ihren Formgedächtniseigenschaften durch einstellbare, temperaturabhängige Farbänderungen charakterisiert. Darüber hinaus war es möglich, Informationsträger mit mehreren Farbumschlägen zu erhalten, indem T-PIGs mit unterschiedlichen Farben und Farbumschlagstemperaturen während der Herstellung eingesetzt wurden. In einem weiteren Szenario wurden Informationsträger mit einer Schicht aus thermochromer Paste überdeckt. Als Folge war der Barcode bei Raumtemperatur unter dieser Schicht verborgen und wurde erst beim Erwärmen oberhalb der Schalttemperatur sichtbar und lesbar. T3 - BAM Dissertationsreihe - 132 KW - durability KW - smart materials KW - Shape memory polymers KW - QR codes KW - thermochromism PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5086 VL - 132 SP - 1 EP - 202 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-508 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 45, Heft 2 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 2/2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5091 SN - 0340-7551 VL - 45 IS - 2 SP - 1 EP - 65 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Seiffert, Franz T1 - Charakterisierung von Gesteinsbewuchs und -verwitterung durch einen Modellbiofilm N2 - Natürliche Gesteinsformationen und von Menschen aus Gesteinsmaterial erschaffene Gebäude oder Monumente werden bei genügend langer Inkubation von zahlreichen Mikroorganismen besiedelt, welche komplexe Ökosysteme bilden. Dies führt oft zu Verfärbungen der Gesteinsoberflächen durch Pigmente der Mikroorganismen. Zudem können die Organismen das Gestein angreifen und zusammen mit abiotischen Faktoren eine Auflösung herbeiführen, was von essenzieller Bedeutung für die Bildung von Böden und gleichzeitig kritisch für die Erhaltung von Kulturgütern ist. Ein profundes Verständnis der Primärbesiedlung auf Gesteinen ist eine Voraussetzung, um Prozesse der Sukzession und der Gesteinsverwitterung besser nachvollziehen und modellieren zu können. Mischkulturen, die aus dem phototrophen Cyanobakterium Nostoc punctiforme ATCC 29133 und dem mikrokolonialen Ascomycet Knufia petricola CBS 726.95 bestanden, wurden als Modell für die ersten Schritte der Gesteinsbesiedlung in Form von Biofilmen und hinsichtlich des biologischen Einflusses auf die Gesteinsverwitterung hin getestet. Dazu wurden unterschiedliche Gesteine als Substrate angeboten, unter verschiedenen Kultivierungs- und Witterungsbedingungen mit den Mischkulturen inkubiert und die sich bildenden Biofilme bzgl. ihrer Morphologie und Abundanz hin analysiert. Es zeigte sich, dass das Wachstum der Biofilme deutlich von den verwendeten Gesteinen und Witterungsbedingungen abhing und die Anordnung und Morphologie der Zellen und der aus diesen ausgeschiedenen polymeren Substanzen innerhalb der Biofilme sich je nach eingesetztem Gesteinssubstrat deutlich unterschieden. Der biologische Einfluss auf die Verwitterung von Gestein wurde in einem Durchfluss-System an einem Granit und in Batch-Kulturen an Calcit, Forsterit und Olivin getestet, indem nach Inkubation für 45-180 d in An- und Abwesenheit der Mikroorganismen die in der Flüssigphase angereicherten Elemente und die chemischen Veränderungen in der Mineralphase vergleichend gemessen wurden. Dabei zeigte sich, dass der Biofilm die Auflösung von Calcium, Natrium, Magnesium und Mangan aus Granit sowie von Magnesium aus Forsterit und Olivin verstärkte. Einzelkulturen von K. petricola und Mischkulturen führten zu verstärkter Magnesiumauflösung, Einzelkulturen von N. punctiforme zeigten die gleichen Effekte wie abiotische Kontrollen. Beide Mikroorganismen wuchsen deutlich besser in Mischkulturen, sodass ein indirekter biotischer Effekt auf die Mineralauflösung von N. punctiforme durch die Verstärkung des Wachstums von K. petricola innerhalb einer mutualistischen Gemeinschaft als plausibel erscheint. Der Mechanismus der biotisch induziert verstärkten Gesteinsverwitterung konnte aufgrund der hier vorliegenden Ergebnisse nicht eruiert werden. Die verwendeten Mischkulturen aus K. petricola und N. punctiforme konnten als nützliches Modell zur Untersuchung von Gesteinsbewuchs und –verwitterung etabliert werden. N2 - Natural rock formations and buildings or monuments constructed by mankind with rock materials are colonised by various microorganisms within complex ecosystems if incubated for sufficient periods of time. This often causes discolouration of rock surfaces by microbial pigments. Microorganisms can also attack the rocks and give rise to their decomposition in combination with abiotic factors being of essential importance for soil formation and critical to the conservation of cultural heritage. For the comprehension and modellizing of processes like succession and rock weathering, a profound understanding of primary colonisation is required. Mixed cultures consisting of the phototrophic cyanobacterium Nostoc punctiforme ATCC 29133 and the microcolonial ascomycete Knufia petricola CBS 726.95 were used as a model to study the first steps of rock colonisation by biofilms and the biotic influence on rock weathering. For that purpose different rocks were offered as substrates, incubation with mixed cultures was done under differing cultivation and atmospheric conditions and forming biofilms were analysed for their morphology and abundance. Results indicate that growth of the biofilms depended precisely on the offered rock substrates and atmospheric conditions. Arrangement and morphology of cells and their excreted polymeric substances within biofilms differed depending on the rock substrate. The biological influence on rock weathering was examined in a percolation system for granite and in batch cultures for calcite, forsterite and olivine. After incubation for 45-180 d with and without microorganisms accumulated elements within the liquid phase and chemical changes within the Mineral phase were measured comparatively. Results indicate that dissolution of calcium, sodium, magnesium and manganese from granite and magnesium from forsterite and olivine were enhanced in the presence of the biofilm. For some mineral experiments, biotic effects of mixed and single cultures were distinguished. K. petricola single cultures and mixed cultures enhanced magnesium dissolution, N. punctiforme single cultures showed effects comparable to the abiotic controls. Both microorganisms grew better within mixed cultures, suggesting an indirect biotic effect of N. punctiforme for mineral dissolution, acting as growth enhancing factor for K. petricola within mutualistic biofilms. The mechanism of biotically increased rock weathering could not be determined by the here presented results. Mixed cultures of K. petricola and N. punctiforme could be established as a useful model to study colonisation and weathering of rocks. T3 - BAM Dissertationsreihe - 135 KW - Gesteinsbewuchs KW - Mineralverwitterung KW - Granitverwitterung KW - Modellbiofilm KW - Gesteinsbiofilm PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5118 VL - 135 SP - 1 EP - 191 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-511 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Lausch, Thomas T1 - Zum Einfluss der Wärmeführung auf die Rissbildung beim Spannungsarmglühen dickwandiger Bauteile aus 13CrMoV9-10 N2 - Wirtschaftliche und ökologische Aspekte führten in den letzten Jahren zu deutlich gesteigerten Anforderungen an die Effizienz und die Flexibilität petrochemischer Anlagen. Die heutzutage geforderten Prozesstemperaturen und -drücke lassen sich nur durch den Einsatz neuer warmfester Stahlgüten erreichen. Der mit Vanadium modifizierte Stahl 13CrMoV9-10 weist eine bessere Kriech und Druckwasserstoffbeständigkeit auf und wird seit Mitte der 90er Jahre im petrochemischen Reaktorbau eingesetzt. Aufgrund der niedrigen Zähigkeit und hohen Festigkeit des Schweißgutes im geschweißten, nicht spannungsarm geglühten Zustand sowie einer erhöhten Sensitivität gegenüber Spannungsrelaxationsrissen bedarf dieser Stahl allerdings einer äußerst sorgfältigen schweißtechnischen Verarbeitung. Bisherige Untersuchungen zur Rissentstehung in warmfesten Stählen konzentrierten sich vorrangig auf thermische und metallurgische Einflussfaktoren, bieten jedoch nur wenige Erkenntnisse zum Einfluss des Schweißprozesses auf die Rissbildung beim Spannungsarmglühen unter Berücksichtigung realitätsnaher Fertigungsbedingungen. Im ersten Teil wurde zunächst der Einfluss der Wärmeführung auf die mechanischen Eigenschaften anhand von frei schrumpfenden Laborproben untersucht. Während sich die Wärmeführung wesentlich auf die Schweißnahtstruktur auswirkte, war ein signifikanter Effekt auf die mechanischen Eigenschaften nicht nachweisbar. Auch traten infolge der Wärmenachbehandlung der frei schrumpfend geschweißten Proben keine Spannungsrelaxationsrisse auf. Der zweite Teil umfasste die realitätsnahe Abbildung der Fertigungsbedingungen im petrochemischen Reaktorbau. Zu diesem Zweck wurden die konstruktiven Randbedingungen während des Vorwärmens, Schweißens, des Wasserstoffarmglühens und der abschließenden Wärmenachbehandlung realitätsnah in einer speziellen 3-D-Prüfanlage zur Simulation von Bauteilschweißungen abgebildet. Unter konstruktiver Schrumpfbehinderung gelang der Nachweis der unterschiedlichen Wirkung von Vorwärm- / Zwischenlagentemperatur und Streckenenergie auf die resultierenden Kräfte, Momente und Spannungen. Die Gesamtreaktionsspannung nach dem Schweißen wurde innerhalb des untersuchten Parameterfeldes maßgeblich durch die Streckenenergie beeinflusst. Ein möglichst geringer Gesamtwärmeeintrag hat die niedrigste Bauteilbeanspruchung zur Folge. Während der Wärmenachbehandlung kam es in allen Versuchen zu Spannungsrelaxationsrissen. Deren kumulierte Länge korrelierte mit den ermittelten schweißbedingten Reaktionsspannungen. Die Detektion der Risse während der Wärmenachbehandlung im Bauteilversuch erfolgte erstmalig in-situ mittels Schallemissionsanalyse. Die Rissinitiierung fand nachweislich im Temperaturbereich von 300 °C bis 500 °C statt. Die Reaktionsspannungen nach der Wärmenachbehandlung lagen unabhängig von der Ausgangsbelastung auf einem vergleichbaren Niveau. Die Zähigkeit der Schweißverbindung nahm klar gegenüber den frei schrumpfend geschweißten Proben ab. Mittels REM- und TEM-Analysen an vergleichbaren belasteten und unbelasteten Proben wurde eine beschleunigte Alterung, durch das frühzeitige Ausscheiden von Sonderkarbiden während der Wärmenachbehandlung unter definierter Einspannung (d. h. unter Belastung), nachgewiesen. Die verstärkte Korngrenzensegregation korrelierte mit der signifikanten Abnahme der Kerbschlagarbeit der unter Einspannung geschweißten Proben. N2 - Over the past years economic and environmental considerations have led to a markedly increased demand for efficiency and flexibility in petrochemical plants. The operational temperatures and pressures required today can only be achieved by using new heat resistant grades of steel. The modified 13CrMoV9-10 vanadium steel shows a better resistance to creep and compressed hydrogen and has been in use for the construction of petrochemical reactors since the mid-1990s. However, processing of this type of steel requires extreme care during the welding procedure due to its low toughness and high strength in the welded state when not post weld heat treated, in Addition to its increased susceptibility to cracking during stress relaxation. Previous research into crack formation in heat resistant steel has largely focussed on thermal and metallurgical factors; however, little knowledge has been gathered regarding the influence of the welding procedure on crack formation during post weld heat treatment taking into account real-life manufacturing conditions. In the first part, the influence of heat control on the mechanical properties has been investigated using freely shrinking laboratory samples. Whereas heat control was clearly shown to have an impact on the structure of the weld, it had no significant effect on the mechanical properties. Furthermore, there was no stress relief cracking resulting from post weld heat treatment of the samples welded under conditions allowing free shrinkage. The second part concerns the reproduction of real-life manufacturing conditions prevailing during the construction of petrochemical reactors. To this end, the basic constructional conditions during pre-heating, welding, dehydrogenation heat treatment, and the final post weld heat treatment were realistically simulated in a special 3-D testing facility designed to prevent shrinkage during welding and subsequent heat treatments. Under conditions restricting shrinkage it was possible to show the different effects of pre-heating and interpass temperatures and heat input on the resulting forces, momentums and stresses. Within the range of parameters examined the total reaction stress applied after welding depended largely on the heat input. The lowest possible total heat input results in the lowest stress load on the building parts. In all experiments stress relief cracks were formed during post weld heat treatment. The summary length of the cracks correlated with the measured reaction stresses due to welding. In the test, detection of the cracks during post weld heat Treatment was for the first time performed in-situ using acoustic emission analysis. Crack formation was thus shown to start in the temperature range between 300 °C and 500 °C. The reaction stresses after post weld heat treatment reached a similar level regardless of the load initially applied. The toughness of the weld significantly decreased in comparison with the samples welded in conditions allowing free shrinkage. REM and TEM analyses of comparable samples with and without load showed accelerated aging as a result of early precipitation of special carbides during post weld heat treatment in defined clamping conditions. The increase in grain boundary segregation correlated with a significant decrease of the notched bar impact value of samples welded when clamped in. T3 - BAM Dissertationsreihe - 134 KW - PWHT KW - Spannungsarmglühen KW - Schrumpfbehinderung KW - Bauteilversuch KW - Stress Relief Cracking KW - 13CrMoV9-10 KW - Schweißen KW - Spannungsrelaxationsrisse PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5129 VL - 134 SP - 1 EP - 252 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-512 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Bleul, Regina T1 - Herstellung, Charakterisierung und Funktionalisierung polymerer Nanopartikel und Untersuchung der Wechselwirkungen mit biologischen Systemen N2 - Die Nanomedizin beschäftigt sich unter anderen mit der Frage, wie sich die Behandlung gefährlicher Krankheiten effizienter und sicherer gestalten lässt, deren konventionelle Therapie oftmals mit schweren Nebenwirkungen einhergeht. Die Vision ist, ein theranostisches Wirkstoffträgersystem zu schaffen, das seinen therapeutischen Cargo sicher an den Wirkort transportiert, dort freisetzt und gleichzeitig in Echtzeit verfolgt werden kann, um die Therapie individuell anzupassen. Die Grundlage für die erfolgreiche Entwicklung eines Wirkstoffträgersystems bilden Untersuchungen zum Verhalten von nanopartikulären Substanzen in physiologischer Umgebung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden polymere Nanopartikel unterschiedlicher Morphologie durch die kontrollierte Selbstorganisation amphiphiler Blockcopolymere hergestellt, charakterisiert und auf ihre Wechselwirkungen mit menschlichen Zellen und Serumproteinen untersucht. Dazu wurde eine Studie zur Geometrie- und Größenabhängigkeit der Zytoxizität von nanoskaligen Kugel- und Zylindermizellen sowie Vesikelstrukturen durchgeführt. Des Weiteren wurde das Agglomerationsverhalten von verschiedenen polymeren Nanopartikeln in Anwesenheit von Serumproteinen untersucht. Mit Hilfe eines Mikromischer-basierenden Verfahrens gelang es, kontinuierlich sehr einheitliche Polymervesikel herzustellen und diese in situ mit unterschiedlichen Komponenten zu beladen - unter anderem mit dem Wirkstoff Camptothecin sowie einer hohen Dichte an hydrophoben Eisenoxid-Nanopartikeln. Diese wirkstoffbeladenen Hybridvesikel zeigten in vitro im Vergleich zum freien Wirkstoff eine erhöhte zytotoxische Wirksamkeit gegen die Krebszelllinie PC-3. Nach einer Funktionalisierung mit einem krebszellspezifischen Targeting-Peptid und einer zusätzlichen Fluoreszenzmarkierung wurde mit Hilfe der Durchflusszytometrie und konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie eine rezeptor-spezifische Zellaufnahme in PC-3-Krebszellen demonstriert. Messungen zur magnetischen Charakterisierung bestätigten zudem die potenzielle Anwendung magnetischer Polymervesikel als MRT-Kontrastmittel wie auch als Tracer für das Magnetic Particle Imaging (MPI). Kontinuierlich hergestellte, wirkstoffbeladene, magnetische Polymervesikel erfüllen somit viele Grundvoraussetzungen für ein theranostisches Wirkstoffträgersystem und bieten weitere Entwicklungsmöglichkeiten im Hinblick auf Magnetfluid-Hyperthermie, magnetisches Targeting oder eine durch ein Magnetfeld induzierte Wirkstofffreisetzung. N2 - One of the main goals of nanomedicine is to improve the treatment of hazardous diseases whose conventional therapy often has serious side effects. The vision is to create a theranostic drug delivery system which is capable of safely transporting therapeutic cargo through the body to a targeted site of disease at which point the drug is released. Furthermore, it is desirable to track the carrier in real time which would allow for a personal adjustment of the therapy. Studies on the behavior of nanoparticulate substances in a physiological environment form the basis for the possibility to successfully develop a drug carrier system. In the present work, polymeric nanoparticles with different morphologies were prepared by the controlled self-assembly of amphiphilic block copolymers. The nanoparticles were subsequently characterized and their interactions with human cells and serum proteins investigated. A cytotoxicity study with spherical and cylindrical micelles as well as vesicular structures was carried out and showed a dependency of cytotoxic effects on the geometry and size of the nanoparticles. The agglomeration behavior of various polymeric nanoparticles in the presence of serum proteins was also studied. Highly uniform polymeric vesicles were continuously manufactured in a micromixer based device and in situ loading with different components was performed. In this way, dual loaded vesicles with the anticancer drug camptothecin and a high amount of hydrophobic iron oxide nanoparticles were produced. When tested in vitro, these drug-loaded vesicles showed an increased cytotoxic activity against the cancer cell line PC-3 when compared to the free drug. Specific cellular uptake in PC-3 cancer cells was demonstrated with flow cytometry and confocal laser scanning microscopy after functionalization with a cancer cell specific targeting peptide and an additional fluorescent label. Magnetic characterization of the iron oxide-loaded vesicles also confirmed the potential application as MRI contrast agents and as tracers for magnetic particle imaging (MPI). Continuously manufactured, drug-loaded, magnetic polymeric vesicles thus fulfill many prerequisites for a theranostic drug carrier system and provide opportunities for further developments in the field of magnetic fluid hyperthermia, magnetic targeting or magnetic drug release. T3 - BAM Dissertationsreihe - 133 KW - Selbstorganisation KW - Nanomedizin KW - Wirkstoffträgersystem KW - Krebstherapie KW - Theranostik PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5134 VL - 133 SP - 1 EP - 238 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-513 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2014 T1 - Annual report 2014 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2014 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5167 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2014 SP - 1 EP - 134 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-516 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Gollnow, Christian T1 - Beitrag zur Ermittlung vorrangig konstruktiver Einflussgrößen auf die Heißrissinitiierung an geschweißten Bauteilen N2 - Die bisherigen Forschungsergebnisse ermöglichen, ungeachtet der Vielzahl existenter experimenteller und numerischer Ergebnisse, keine allgemeingültige Heißrisscharakterisierung und speziell Erstarrungsrisscharakterisierung. Ursächlich hierfür ist vor allem die Vielzahl von Einflussgrößen und damit die komplexe Interaktion dieser Mechanismen, die eine generelle Beschreibung des Heißrissphänomens erschwert. Die Heißrissentstehung und somit die Erstarrungsrissinitiierung werden durch die Interaktion von Schweißprozess, Metallurgie und Design beschrieben. Die Literaturrecherche zeigt, dass bei der Erstarrungsrisscharakterisierung der konstruktive Aspekt vielfach unterschätzt wird. Hierbei werden u. a. die bauteil- und fertigungsspezifischen Vorbeanspruchungen durch diverse Umformprozesse hinsichtlich der Ausführung der Schweißnaht zu selten berücksichtigt. Ferner wird der Designeinfluss bei der Heißrissentstehung durch die eingeschränkte Übertragbarkeit verschiedener Beanspruchungen auf den Labormaßstab und somit auf die jeweiligen Heißrisstests limitiert. Daraus resultiert die Komplexität bei dem Transfer der Ergebnisse zwischen Laborproben und Bauteilen sowie der grundsätzlichen Heißrisscharakterisierung. Diese Arbeit hatte das Ziel, unterschiedliche bei Bauteilschweißungen auftretende Bean-spruchungen im Labor abzubilden sowie die experimentelle Quantifizierung erstarrungs-risskritischer Größen. Diesbezüglich wurden fremdbeanspruchte Heißrisstests unter An-wendung berührungsloser Messtechniken durchgeführt, um so den Schweißprozess hin-sichtlich verschiedener designspezifischer Einflussgrößen auf die Erstarrungsrissinitiierung bei hochlegierten Stählen zu analysieren. Die Untersuchungen erfolgten an austenitischen (1.4828) und ferritischen (1.4509) Werkstoffen mit unterschiedlichen mechanischen und technologischen Eigenschaften. Zur Berücksichtigung der praxisrelevanten Beanspruchungen wurden die Proben mit verschiedenen Zug- und Biegebeanspruchungen teils vor und während des WIG-Schweißprozesses beaufschlagt. Im Hinblick auf den jeweiligen Beanspruchungsfall erfolgten lokale und schweißnahtnahe Analysen erstarrungsrisskritischer Verschiebungen und Verschiebungsraten mit exakter Zeit- und Ortsauflösung. Zusätzlich wurden Fallanalysen an Bauteilen in industriellen Fertigungsprozessen durchgeführt, um besonders den gegenseitigen Einfluss von Design und Schweißprozess zu ermit-teln und zusätzlich die Ergebnisübertragbarkeit von Laborproben und Bauteilen aus dem Fertigungsprozess zu prüfen. Die durchgeführten Untersuchungen ergeben wesentliche Erkenntnisse zur Vermeidung von Bauteilschäden durch Erstarrungsrisse. Es wurde der designspezifische Einfluss auf das Erstarrungsverhalten der Schweißnaht nachgewiesen und als Erstarrungsrisskriterium dargestellt. Die Arbeit beschreibt für diverse Beanspruchungen die Mechanismen bei der Erstarrungsrissinitiierung. Ferner zeigen die Ergebnisse wesentliche erstarrungsrissspezifische Unterschiede zwischen Vorbeanspruchungen und Beanspruchungen während des Schweißprozesses. Zudem erfolgte die Darstellung der Interaktion von Design und Schweißprozess, werkstoffspezifisch anhand in-situ detektierter Verschiebungswerte. Es wurde gezeigt, dass die ermittelten Messdaten von Bedeutung für weiterführende numerische Simulationen sind, insbesondere zur Validierung numerischer Modelle, die erstarrungsrisskritische Bauteildeformationen abbilden. N2 - The previous research results do not allow a general hot crack characterisation although a variety of experimental and numerical knowledge is available. The reason for this is mainly the large number of influencing factors that complicate a complete description of the hot cracking phenomenon and especially solidification cracking. The hot crack formation and thus the solidification crack initiation can be described by the interaction of process, metal-lurgy and design. However, the literature examination shows that in the solidifaction crack characterisation the influence of the design aspect is often underestimated. The pre-stresses of the structural components is up to now not considered as an essential cause for the formation of solidification cracks. The evaluation of the influence of the vari-ous parameters is presented partly inconsistent. In addition, the targeted presentation of the design influence with respect to the solidification cracks in the weld is because the limited transferability of the various component-specific stresses on a laboratory scale and thus to the respective hot cracking tests restricted. Hence, the difficulty to transfer the results be-tween laboratory specimen and component as well as the general hot crack characterisa-tion is given. In this work the different types of stresses from the component welding in the laboratory and to quantify experimentally the solidification crack critical values, displacements and dis-placement rates were detected. In this regard external loaded hot cracking tests were car-ried out by using the advantages of contactless measurement techniques close to the weld and to analyse the welding process with respect to various local and global design-specific factors influencing the formation of solidification cracks in high alloyed steel. These investi-gations were performed on austenitic (1.4828) and ferritic (1.4509) materials with different mechanical and technological properties. To reflect the praxis relevant load conditions from production process the specimens were treated with various tensile and bending load partly before and during TIG-welding. With regard to the respective load cases the local and two-dimensional analyses of solidification crack critical parameters were carried out close to the weld, time and spatial resolved. Additionally, case analyses on components in the pro-duction process were done in order to evaluate the primary design-specific influence to solidification cracking. The general influence of the design to the process parameters was evaluated. Furthermore, the transferability of the laboratory test results on components was examined. The performed investigations yield significant knowledge to prevent solidification cracks, especially for component manufacturing. The design-specific influence on the solidification behavior and the weld microstructure was detected which was proved as a solidification crack criterion. This work describes feasible mechanisms of different stress conditions with respect to the initiation of solidification cracks. In addition, the results show substantial solidification specific differences between pre-load and load during the welding process. It was described the mutual influence of design and welding process, material-specific based on in-situ detected displacement values. The data obtained are of importance for further numerical simulations, especially for the validation of numerical models that represent the solidification crack-critical component deformations. T3 - BAM Dissertationsreihe - 139 KW - Digital-Image-Correlation-Technik (DIC) KW - Bauteilbeanspruchung KW - Heißrisse KW - Schweißtechnik KW - In-Situ-Analyse PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5353 SN - 978-3-9817502-0-1 VL - 139 SP - 1 EP - 183 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-535 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Klippel, Alexander T1 - Investigations into the influence of dustiness on the course of vented dust explosions N2 - A new safety characteristic named “dustiness” according to the German guideline VDI 2263 – part 9 is investigated. Dustiness describes the tendency of a powder to form airborne dust by a prescribed mechanical stimulus. Dusts often behave differently in a dust/air mixture or in the case of a dust explosion, even if they have comparable physical properties such as particle size and density. In order to look into the effects of dustiness on dust cloud Formation and explosion properties experiments and simulations in a 75 L vertical dust Dispersion glass tube apparatus were carried out. In a second step industrial-scale experiments were carried out in a 50 m³ silo. Experiments showed that particle size and density are not the only factors which influence dustiness, since the chosen dusts with comparable densities and particle size distributions showed very different behavior in the flow. Other dust properties such as particle shape, specific surface area, humidity and agglomeration processes have an influence which can outweigh size and density. Preliminary explosion experiments showed that dustiness has an influence on the reduced explosion pressure and pressure rise in a vented 75 L test apparatus. In order to verify the results for applications in the process industries further tests with different settings were carried out in industrial-scale experiments. First dust concentration measurements were done in order to evaluate the reproducibility of filling processes. Experiments showed that single tests differed by 30 % and more from the average depending on dust sample and filling method. First explosion experiments with a worst-case scenario in terms of high turbulence and homogenous dust distribution showed that the maximum reduced explosion pressures were well below the calculated values. Reduced explosion pressures and rates of pressure rise of the hree tested dust were as their Explosion characteristics pmax and KSt let suggest. The Euler/Lagrange and the Euler/Euler approaches were compared simulating dust/air mixtures. Especially sedimentation and the ability of the approaches to simulate the tendency of dust to stay airborne were investigated. The Euler/Lagrange approach is better suited for simulating local dust concentrations, particle size distributions and particle forces. With the Euler/Euler method it is possible to achieve fast solutions for one specified diameter. The computational fluid dynamics code ANSYS CFX R14 was used for all simulations. N2 - Eine neue sicherheitstechnische Kennzahl, das Staubungsverhalten gemäß VDI Richtlinie VDI 2263 – Blatt 9, wird hinsichtlich ihres Nutzens für den Staubexplosionsschutz untersucht. Unter Staubungsverhalten versteht man die Tendenz eines Staubes, Wolken aufgrund eines festgelegten mechanischen Stimulus zu bilden. Stäube können sich bei vergleichbareren physikalischen Eigenschaften wie Dichte oder Partikelgrößenverteilung, teilweise sehr unterschiedlich in einem Staub/Luft-Gemisch oder im Falle einer Staubexplosion verhalten. Um den Einfluss des Staubungsverhaltens auf die Staubwolkenbildung und den Ablauf von Explosionen zu untersuchen, wurden Experimente und Simulationen in einer vertikalen 75 L Rohrapparatur durchgeführt. Mit den Erkenntnissen aus diesen Laborversuchen wurden weitere Versuche im Realmaßstab in einem 50 m³ Silo durchgeführt. Versuche im Labormaßstab in einem druckentlasteten 75 L Behälter haben gezeigt, dass das Staubungsverhalten einen Einfluss auf die reduzierten Explosionsdrücke, die zeitlichen Druckanstiege und die Flammengeschwindigkeiten hat. Um die Versuchsergebnisse für den industriellen Maßstab zu belegen, wurden Versuche in einem 50 m³ Silo durchgeführt. Dabei wurde zunächst die Reproduzierbarkeit von Befüllungsvorgängen mit Staubkonzentrationsmessungen durch mehrere Wiederholungsversuche überprüft. Dabei ergaben sich Abweichungen von 30 % und mehr im Vergleich zum Mittelwert der Versuche. Erste Explosionsversuche eines Worst-Case-Szenarios mit hoher Turbulenz und möglichst homogenen Staubwolken ergaben deutlich niedrigere reduzierte Explosionsdrücke als die mit den empirischen Gleichungen berechneten. Der Explosionsverlauf war in Übereinstimmung mit den Kenngrößen pmax und KSt. Bei der Simulation von Staub/Luft-Gemischen wurden mit dem Euler/Lagrange- und dem Euler/Euler-Ansatz verwendet. Dabei wurde vor allem untersucht inwiefern das Sedimentations- und Staubungsverhalten modelliert werden können. Es zeigte sich, dass der Euler/Lagrange-Ansatz besser geeignet ist lokale Staubkonzentrationsverteilungen, Partikelgrößenverteilungen und -kräfte zu simulieren. Der Euler/Euler-Ansatz ermöglicht generelle Aussagen in kürzerer Rechenzeit für eine definierte Partikelgröße. Der numerische Strömungslöser ANSYS CFX V14 wurde für alle Simulationen benutzt. T3 - BAM Dissertationsreihe - 123 KW - dustiness KW - Euler/Lagrange approach KW - vented dust explosion KW - dust explosion protection KW - CFD PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-4635 SN - 978-3-9816668-2-3 VL - 123 SP - 1 EP - 207 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-463 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Liehr, Sascha T1 - Fibre Optic Sensing Techniques Based on Incoherent Optical Frequency Domain Reflectometry N2 - Diese Arbeit beschreibt einen alternativen Ansatz zur weit verbreiteten optischen Zeitbereichsreflektometrie, engl.: optical time domain reflectometry (OTDR). Die inkohärente optische Frequenzbereichsreflektometrie, engl.: incoherent optical frequency domain reflectometry (I-OFDR), wird grundlegend analysiert und hinsichtlich ihrer Möglichkeiten zur kontinuierlich ortsaufgelösten (verteilten) Rückstreumessung in optischen Fasern sowie faseroptischen Sensoranwendungen betrachtet. Im Gegensatz zum OTDR Ansatz wird hier die Übertragungsfunktion der optischen Faser gemessen, die über die inverse Fouriertransformation mit der äquivalenten Zeitbereichsantwort verknüpft ist. Das grundsätzliche Verfahren hat gewisse Vorteile und wird bereits zur Messung nichtlinearer optischer Effekte in optischen Fasern genutzt. Die allgemeine Rückstreumesstechnik unterscheidet sich jedoch bezüglich Anforderungen und Einschränkungen und wurde bisher nicht genau untersucht. Verteilte faseroptische Sensoranwendungen mit bemerkenswerter Messauflösung basierend auf Rayleigh-Rückstreuung und Reflexionsstellen in optischen Fasern werden erstmals vorgestellt. Im ersten Teil der Arbeit wird der Frequenzbereichsansatz theoretisch beschrieben. Notwendige Signalverarbeitung und deren Einfluss auf die Zeitbereichsantwort werden dargestellt. Abweichungen von der Linearität des I-OFDR Systems werden diskutiert und ein optimierter Messaufbau wird eingeführt; der entscheidende Einfluss der spektralen Eigenschaften der optischen Quelle wird im Detail betrachtet. Geeignete Parameter des I-OFDR Ansatzes, wie Dynamikbereich und Empfindlichkeit, werden definiert und für den Laboraufbau bestimmt. Ein möglicher Ansatz zur Unterdrückung starker Störsignale wird vorgestellt. Die Vorteile des I-OFDR Ansatzes gegenüber der OTDR Technik bezüglich der Umsetzung für hohe Ortsauflösungen sowie Messauflösung und Signalstabilität werden gezeigt. Diese Vorteile und dem Frequenzansatz eigene Messmöglichkeiten werden im zweiten Teil der Arbeit für ortsaufgelöste Sensoranwendungen demonstriert: Eine dämpfungsarme polymeroptische Faser (POF) wird erstmals auf ihre Sensoreigenschaften untersucht und zur verteilten Dehnungsmessung verwendet. Die Abhängigkeit der Rückstreuleistung von der aufgebrachten Dehnung kann genutzt werden, um gedehnte Faserstrecken zu lokalisieren. Weiterhin wird ein Korrelationsalgorithmus eingeführt, der es ermöglicht ortsaufgelöst Längenänderungen entlang der Faser mit mm-Auflösung zu messen indem die starken Streuzentren in der Faser mit einer Referenzmessung korreliert werden. Untersuchungen auf Querempfindlichkeiten der Sensorfaser bezüglich Temperatur, relativer Feuchte und Modenausbreitung zeigen vernachlässigbare bzw. beherrschbare Abhängigkeiten. In Kombination mit dem hochauflösenden I-OFDR Ansatz ermöglichen die vorgestellten Sensorverfahren vielversprechende neue Messanwendungen. Spezielles Interesse besteht in Bereichen der Bauwerksüberwachung, da die Faser nahezu verlustfrei auf über 100 % gedehnt werden kann. Ein weiteres Sensorverfahren, basierend auf dem Frequenzbereichsansatz zur dynamischen und quasi-verteilten Messung von Längenänderungen und Leistungsänderungen zwischen Reflexpunkten in der Faser wird präsentiert. Basierend auf der Messung weniger Frequenzpunkte der komplexen Frequenzantwort der Messfaser können mehrere Reflexe gleichzeitig und unabhängig voneinander bezüglich Position und reflektierter optischer Leistung ausgewertet werden. Messfrequenzen bis zu 2 kHz können erreicht werden und Längenänderungsauflösungen im μm-Bereich bei kleineren Messfrequenzen sind möglich. Das Messverfahren wird auf systematische Fehlereinflüsse untersucht und anhand von Demonstratormessungen validiert. Messungen der Deformation eines Gebäudes auf einem Erdbebenversuchsstand demonstrieren die Möglichkeit der Feldanwendung des Verfahrens. Das vorgestellte I-OFDR Verfahren demonstriert konkurrenzfähige Messparameter für allgemeine und hochauflösende optische Rückstreumessungen und die vorgestellten faseroptischen Sensorprinzipien zeigen vielversprechende Perspektiven für Anwendungen z.B. in der Bauwerksüberwachung. N2 - In this thesis, an alternative approach to the well-known optical time domain reflectometry (OTDR) technique is presented. A thorough analysis regarding distributed backscatter measurement in optical fibres is provided and its prospects for optical fibre sensing applications are demonstrated and discussed. The measurement approach is referred to as incoherent optical frequency domain reflectometry (I-OFDR): the frequency response of the fibre under test is measured and transferred into its time domain equivalent using inverse Fourier transform. This general technique has been studied and used for the measurement of nonlinear scattering effects in optical fibres. The requirements, limitations and prospects for general backscatter measurement, however, are different and have not been studied in detail prior to this work. Distributed sensing using Rayleigh scattering and reflective events in the fibre is first demonstrated using I-OFDR with remarkable measurement resolution. The incoherent detection technique allows for measuring singlemode fibres as well as multimode fibres. The first part of this work deals with the theoretical analysis and optimized implementation of the frequency domain approach. Necessary signal processing and its impact on the time domain response are presented. Sources of deviation from the linearity of the I-OFDR system are identified and an optimized laboratory setup is introduced; the crucial impact of the source coherence is thoroughly discussed. Suitable system parameters for the I-OFDR approach are defined: the system dynamic range and sensitivity are determined. A technique to suppress the dynamic range-limiting signal originating from strong reflections in the fibre is suggested. It is demonstrated that the I-OFDR technique has advantages over OTDR in terms of implementation for high-resolution measurement, measurement accuracy and signal stability. These advantages and measurement possibilities specific to the frequency domain approach are utilized for spatially resolved sensing applications in the second part of this work: A low optical loss polymer optical fibre (POF) is for the first time studied and analyzed for distributed strain sensing. The backscatter level dependence on strain in the fibre can be used to detect and locate strained fibre sections. Also, a correlation algorithm is proposed and demonstrated to measure length changes along the fibre with mm-resolution by correlating the typical backscatter signature of this fibre type. The fibre type is analyzed in detail regarding cross-sensitivities to temperature, relative humidity as well as mode propagation influences. The proposed sensing principles in combination with the highresolution I-OFDR allow for promising distributed sensing applications. Special interest is expressed by the structural health monitoring (SHM) sector since the fibre can measure strain values exceeding 100 %. Another sensing technique, specific to I-OFDR, is proposed for quasi-distributed and dynamic measurement of length changes and optical power changes at reflective events along the fibre. Precise calculation of the positions and reflected powers of multiple reflections can be conducted in parallel from the measurement of a few sampling points of the complex-valued frequency response. That allows for measuring with an increased repetition rate up to 2 kHz or at μm-scale length changes resolution at lower measurement frequencies. The approach is demonstrated in the laboratory and in a field application by measuring the deformation of a masonry building on a seismic shaking table. The I-OFDR exhibits competitive performance for general high-resolution backscatter measurement and the proposed optical fibre sensor principles may have promising prospects in the structural health monitoring (SHM) sector. T3 - BAM Dissertationsreihe - 125 KW - optical fiber sensor KW - OFDR KW - distributed backscatter measurement KW - polymer optical fiber (POF) sensor KW - structural health monitoring PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-4660 SN - 978-3-9816668-4-7 VL - 125 SP - 1 EP - 144 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-466 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Zur, Malte T1 - Numerische Modellierung der Kabinenluftströmung und des Stofftransports von Gefahrgut in Flugzeugfrachträumen N2 - Für den Transport flüssiger Gefahrguter im Luftverkehr werden unter anderem Kunststoffverpackungen verwendet, die Leckagen aufweisen oder Permeation unterliegen können. Aufgrund der vorhandenen Belüftungsbedingungen ist eine Ansammlung entzündlicher oder gesundheitsschädlicher Gase im Frachtraum von Flugzeugen denkbar. Die Überschreitung ausreichender Konzentrationen solcher Gase kann zu einer Gefährdung führen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Kabinenluftströmungen und der Stofftransport von Gefahrgut in Flugzeugfrachträumen mittels CFD untersucht. Zunächst erfolgt die Entwicklung eines geeigneten numerischen Modells auf der Grundlage eines generischen Frachtraums mit typischen Merkmalen. Die verwendeten realitätsnahen Randbedingungen entsprechen aktuellen Flugzeugmustern. Das numerische Modell wird mittels experimenteller Modellversuche im Maßstab 1/10 validiert. Das Strömungsfeld im Frachtraummodell wird mittels eines LDA-Systems vermessen. Das validierte numerische Modell wird sowohl für Simulationen im Maßstab 1/10 als auch im Maßstab 1/1 verwendet. Anhand der drei Validierungskriterien Symmetrie, Verlaufe und Beträge der betrachteten Strömungsgrößen und einer LDA-Spektralanalyse wird insgesamt eine gute qualitative und quantitative Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation ermittelt. Eine systematische Untersuchung zeigt den Einfluss relevanter Parameter auf das Strömungsfeld und den Stofftransport. Zunächst werden die Einlassreynoldszahl und der Einlassturbulenzgrad sowie die Wandrauigkeit und Wandunebenheit bewertet. Für kleine Reynoldszahlen werden hohe Konzentrationen und für größere Reynoldszahlen werden deutlich geringeren Konzentrationen von Gefahrgut ermittelt. Anhand einer Variation in vier Schritten wird der Einfluss des Einlassmassenstromverhältnisses aus Luft und Gefahrgut bewertet. Erst für Werte von <1000 lasst sich ein signifikanter Einfluss feststellen. Es werden die Stoffe Toluol und n-Hexan beispielhaft für brennbare Gefahrgüter der Klasse 3 verwendet. Der Einfluss der Position und Gestalt verschiedener Einlassquellen wird an vier realitätsnahen Quellentypen bewertet. Anhand vier verschiedener Transportszenarien wird die Ausbreitung von Gefahrgut im Modellmaßstab untersucht. Die Szenarien unterscheiden sich durch die Art der Belüftung und durch die Dauer des Gefahrgutaustritts. Szenarien mit aktiver Frachtraumbelüftung sind als eher unkritisch zu beurteilen. Die betrachteten Szenarien ohne aktive Frachtraumbelüftung sind als gefährlich einzustufen. Insbesondere das Szenario mit zeitlich unbegrenztem Gefahrgutmassenstrom erreicht kritische Konzentrationswerte und eine kritische Ausdehnung der Gefahrgutansammlung im Frachtraum. Diese Ergebnisse werden anhand zweier Szenarien im Maßstab 1/1 bestätigt. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag, das Verständnis der Strömungs- und Stofftransportvorgange im Flugzeugfrachtraum beim Transport von Gefahrgütern im Luftverkehr zu erweitern, um Risiken im Luftverkehr zu identifizieren. Die Allgemeingültigkeit und die Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf Flugzeugmuster und Flugszenarien mit komplexeren Details sind zu prüfen. N2 - Liquid dangerous goods are regularly transported as air freight in commercial aircrafts. Using plastic jerrycans or plastic containers, liquids or gases can escape by leakage or permeation effects. The specific ventilation situation in the aircraft cargo compartment may lead to agglomerations of potentially flammable or harmful gas-air mixtures in the cargo compartment. Exceeding certain concentration limits of such gases may cause dangerous situations. This work presents a CFD study of the cabin air flow and the mass transport of dangerous goods in the cargo compartments of commercial airplanes. In a first step, an adequate numerical model is developed that utilizes a generic aircraft cargo compartment with typical characteristics. The realistic boundary conditions are based on modern types of aircrafts. The numerical model is validated by model experiments in 1/10 scale. As a second step, the flow field in the cargo compartment is determined using a LDA-system. The validated numerical model is employed for simulations in 1/10 and 1/1 scale. Using three validation criteria (the symmetry, the evolution and values of flow variables and a LDA spectral analysis) a good qualitative and quantitative agreement between experiment and simulation is found. As a next step, a systematic analysis of relevant parameters influencing the flow and the mass transport in the cargo compartment is conducted. The influence of the inlet Reynolds number and the inlet turbulence intensity as well as the wall roughness and geometric obstructions on the wall are evaluated. For low Reynolds numbers, high concentrations are found and for higher Reynolds numbers, significantly lower concentrations of dangerous goods are calculated. The influence of, the ratio of air and dangerous good flowing into the domain is evaluated using four different values of. Only values of <1000 show a significant influence on the concentration levels in the domain. The dangerous substances toluene and hexane are used as examples for class 3 flammable dangerous goods. The influence of the position and the shape of different inlet sources for dangerous goods are evaluated using four different types of sources. In a final step, four different transport scenarios are used to simulate and evaluate the expansion and propagation of dangerous goods in the generic cargo compartment in the model scale 1/10. The scenarios differ in the ventilation situation and the duration of the mass of dangerous goods entering the domain. Scenarios with an active cargo compartment ventilation are found to be noncritical. Scenarios without an active ventilation lead to critical concentrations of dangerous goods. In particular, a scenario with an indefinite mass inflow of a dangerous gas shows critical concentration levels and a critical expansion in the cargo compartment. These findings are confirmed by simulations of two different scenarios in a 1/1 scale. The presented work contributes to a better understanding of the cabin air flow and the mass transport of dangerous goods in aircraft cargo compartments in order to identify potential risks. The universal validity and the transferability of the findings to other, more complex aircraft cargo compartments and transportations scenarios are to be reviewed in further research. T3 - BAM Dissertationsreihe - 128 KW - CFD KW - Kabinenluftströmung KW - Stofftransport von Gasen KW - gefährliche Güter im Luftverkehr KW - LDA PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-4949 SN - 978-3-9816668-8-5 VL - 128 SP - 1 EP - 170 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-494 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 45, Heft 1 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 1/2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-4954 SN - 0340-7551 VL - 45 IS - 1 SP - 1 EP - 35 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-495 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Mente, Tobias T1 - Numerische Simulation der wasserstoffunterstützten Rissbildung in austenitisch-ferritischen Duplexstählen N2 - In der Offshore-Industrie werden seit langer Zeit austenitisch-ferritische Duplexstähle eingesetzt, da sie im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen hochlegierten Stählen bessere Festigkeitseigenschaften aufweisen und gegenüber rein ferritischen hochlegierten Stählen eine bessere Verformbarkeit bei gleichzeitig verbesserter Korrosionsbeständigkeit, auch in aggressiver Umgebung, bieten. Dennoch zeigt das Schrifttum, dass es trotz dieser guten Eigenschaften zum Versagen von Bauteilen kommen kann, bei dem Wasserstoff für die Schadensursache eine entscheidende Rolle spielt. Zur Klärung der Schädigungsmechanismen unter Einfluss von Wasserstoff kann die numerische Simulation einen entscheidenden Beitrag leisten, da sich experimentelle Ergebnisse besser deuten und zwischen Labortests bis hin zu Bauteilversuchen übertragen lassen. Bisher wurden jedoch meistens makroskopische numerische Betrachtungen zur wasserstoffunterstützten Werkstoffschädigung in Duplexstählen durchgeführt. Die Duplexstähle bestehen jedoch nahezu aus gleichen Teilen an austenitischer und ferritischer Phase, welche unterschiedliche mechanische Eigenschaften als auch Transporteigenschaften für Wasserstoff aufweisen. Zugleich bedingt dies eine unterschiedliche Empfindlichkeit für eine wasserstoffunterstützte Werkstoffschädigung. Daher bestand die Aufgabe dieser Arbeit in der Erstellung eines numerischen Mesomodells eines realen Duplexgefüges, mit dem die Abbildung des Wasserstofftransportverhaltens, der mechanischen Spannungen und Dehnungen sowie der Rissinitiierung und des Rissfortschrittes in den einzelnen Phasen möglich ist. Zudem werden moderne Röntgenbeugungsexperimente genutzt, um den Einfluss von Wasserstoff auf die phasenspezifischen mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Für den Transport von Wasserstoff konnte eine deutliche Abhängigkeit von der Orientierung der austenitischen und ferritischen Phase im Gefüge gezeigt werden, wobei der Wasserstofftransport vornehmlich über die ferritische Phase erfolgt und der Wasserstoff im Austenit stärker getrappt wird. Die numerische Analyse der mechanischen Spannungen und Dehnungen in den Phasen des Duplexstahls zeigte, dass bei einer makroskopisch elastischen Beanspruchung des Duplexgefüges bereits lokal in den Phasen plastische Verformungen auftreten können. Damit verbunden ist ein erhöhtes Risiko für eine wasserstoffunterstützte Werkstoffschädigung bereits im makroskopisch elastischen Bereich, wenn ausreichend hohe Wasserstoffkonzentrationen im Duplexgefüge vorliegen. Die Ergebnisse der numerischen Simulation entsprechen den experimentellen Beobachtungen zum Wasserstofftransport und den lokalen Beanspruchungen in realen Duplexgefügen. Das Modell erlaubt somit die Identifikation risskritischer Bereiche und kritischer Kombinationen von Wasserstoffkonzentration und lokaler Beanspruchung im Duplexgefüge. Die Ergebnisse der simulierten wasserstoffunterstützten Werkstofftrennung stimmen mit experimentellen Beobachtungen zugehöriger Bruchtopographien überein. Insgesamt wird erstmalig eine numerische Simulation der wasserstoffunterstützten Werkstoffschädigung im Duplexstahl, unter Berücksichtigung der lokalen Beanspruchung und Wasserstoffverteilung in den spezifischen Phasen (Austenit / δ-Ferrit), durchgeführt. Die Ergebnisse korrelieren mit experimentellen Beobachtungen und erlauben somit ein besseres Verständnis für die Mechanismen der wasserstoffunterstützten Werkstoffschädigung in Duplexstählen. Die Simulationen unterstützen die Deutung experimenteller Ergebnisse und ermöglichen die Übertragbarkeit auf reale Bauteile. N2 - Duplex stainless steels have been used for a long time in the offshore industry, since they have higher strength than conventional austenitic stainless steels and they exhibit a better ductility as well as an improved corrosion resistance in harsh environments compared to ferritic stainless steels. However, despite these good properties the literature shows some failure cases of duplex stainless steels in which hydrogen plays a crucial role for the cause of the damage. Numerical simulations can give a significant contribution in clarifying the damage mechanisms. Because they help to interpret experimental results as well as help to transfer results from laboratory tests to component tests and vice versa. So far, most numerical simulations of hydrogen-assisted material damage in duplex stainless steels were performed at the macroscopic scale. However, duplex stainless steels consist of approximately equal portions of austenite and δ-ferrite. Both phases have different mechanical properties as well as hydrogen transport properties. Thus, the sensitivity for hydrogen-assisted damage is different in both phases, too. Therefore, the objective of this research was to develop a numerical model of a duplex stainless steel microstructure enabling simulation of hydrogen transport, mechanical stresses and strains as well as crack initiation and propagation in both phases. Additionally, modern x-ray diffraction experiments were used in order to evaluate the influence of hydrogen on the phase specific mechanical properties. For the numerical simulation of the hydrogen transport it was shown, that hydrogen Diffusion strongly depends on the alignment of austenite and δ-ferrite in the Duplex stainless steel microstructure. Also, it was proven that the hydrogen transport is mainly realized by the ferritic phase and hydrogen is trapped in the austenitic phase. The numerical analysis of phase specific mechanical stresses and strains revealed that if the duplex stainless steel is macroscopically loaded in the elastic range local plastic deformation occurs in both Austenite and δ-ferrite phase. Thus, there will be an increasing risk for hydrogen-assisted damage already in the macroscopic elastic range, if sufficiently high hydrogen concentrations are present in the microstructure. The results of the numerical simulations correlate well with experimental observations of the hydrogen transport and local stresses and strains in the duplex stainless steel microstructure. Therefore, the model allows identification of crack critical areas as well as crack critical combinations of local hydrogen concentration and local phase specific mechanical load. The results of the numerical fracture analyses agrees well with experimental observations on hydrogen-assisted cracking in duplex stainless steel with corresponding fracture topographies. Altogether, hydrogen-assisted material damage at the mesoscale level was simulated for the first time taking into account the local stresses and strains as well as the hydrogen distribution in the specific phases (austenite / δ-ferrite) of the duplex stainless steels. The results correlate well with experimental observations and thus allow a better insight in the mechanism of hydrogen-assisted material damage. The numerical simulations support the interpretation of experimental results and allow transferring results of laboratory tests to real components. T3 - BAM Dissertationsreihe - 129 KW - Duplexstahl KW - Numerische Simulation KW - Finite-Elemente-Methode KW - wasserstoffunterstützte Rissbildung PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5006 SN - 978-3-9816668-9-2 VL - 129 SP - 1 EP - 225 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-500 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Vöse, Markus T1 - Mikromechanische Modellierung der Korngrenzenschädigung in einer Kupferlegierung unter Kriechbeanspruchung N2 - Mit dem Ziel, die auf der Ebene der Kornstruktur ablaufenden Prozesse mit in die Beschreibung des Kriechverhaltens polykristalliner Werkstoffe einzubeziehen, wurde in der vorliegenden Arbeit zunächst die Schädigungsentwicklung einer einzelnen Korngrenze untersucht. Hierfür wurde eine spezielle Simulationsmethode verwendet, deren Lösungsansatz auf holomorphen Funktionen basiert. Die für die Simulationen berücksichtigten Mechanismen umfassten insbesondere Nukleation, Wachstum durch Korngrenzendiffusion, Zusammenwachsen und Schrumpfen bis zum vollständigen Sintern von Korngrenzenporen. Auf Grundlage der Simulationsergebnisse konnte ein vereinfachtes Porositätsmodell entwickelt werden, welches die Korngrenzenschädigung durch zwei Zustandsvariablen und die zeitliche Entwicklung durch eine Mechanismen-orientierte Ratenformulierung beschreibt. Um den Einfluss von Korngrenzen in kontinuumsmechanischen Betrachtungen von Polykristallen berücksichtigen zu können, wurde ein Grenzflächenmodell erarbeitet, welches sowohl Schädigung entsprechend dem vereinfachten Porositätsmodell als auch Korngrenzengleiten in Abhängigkeit von einer phänomenologischen Korngrenzenviskosität umfasst. Darüber hinaus wurde ein mikromechanisches Polykristallmodell entwickelt, welches es im Rahmen von Finite-Elemente-Simulationen erlaubt, das Kriechverhalten unter Einbeziehung der Gefügestruktur eines polykristallinen Werkstoffes zu simulieren. Dabei werden die Deformationen einzelner Körner durch ein viskoplastisches Einkristallmodell und die Korngrenzen durch das entwickelte Grenzflächenmodell beschrieben. Die Gefügestruktur wird durch ein Finite-Elemente-Modell abgebildet, wobei die Korngrenzen durch kohäsive Elemente modelliert werden. Durch Auswertung experimenteller Kriechdaten konnte das Polykristallmodell für eine Kupfer-Antimon-Legierung bei einer Temperatur von 823 K kalibriert werden. Die Anpassung des Einkristallmodells erfolgte dabei anhand der Kriechraten von reinen Kupfereinkristallproben. Die experimentelle Erfassung der Korngrenzenabgleitung und der Korngrenzenporosität für grobkörnige Kupfer-Antimon-Proben konnten hingegen zur Anpassung des Grenzflächenmodells genutzt werden. Das kalibrierte Polykristallmodell wurde abschließend in Kombination mit künstlich erzeugten Kornstrukturen genutzt, um zum einen numerische und modellierungstechnische Einflüsse auf die Simulationsergebnisse zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass die Vernetzungsfeinheit nur zu einer vergleichsweise geringen Beeinflussung des makroskopischen Kriechverhaltens führt. Aufgrund des nahezu inkompressiblen Deformationsverhaltens des Einkristallmodells war aber die Nutzung spezieller Kontinuumselementtypen notwendig, um das Auftreten von Volumenlocking zu verhindern. Zum anderen konnte das Kriechverhalten polykristalliner Werkstoffe, zu welchem insbesondere die versagensrelevante Schädigungsentwicklung zählt, für verschiedene Material- und Belastungsparameter analysiert werden. Speziell für die betrachtete Kupfer-Antimon-Legierung zeigte sich, dass das Kriechverhalten durch Korngrenzengleiten geprägt war. Insbesondere die Spannungsumlagerungen an den Korngrenzen waren vergleichbar mit dem Verhalten für ungehindertes Korngrenzengleiten. Darüber hinaus deuteten Simulationen für mehrachsige Belastungszustände darauf hin, dass die Schädigungsentwicklungmaßgeblich durch die maximale Hauptspannung und die von Mises-Spannung beeinflusst wird. N2 - In order to include the processes on the scale of the grain structure into the description of the creep behaviour of polycrystalline materials, the damage development of a single grain boundary has been initially investigated in the present work. For this purpose, a special simulationmethod has been used, whose resolution procedure based on holomorphic functions. The mechanisms taken into account for the simulations include nucleation, growth by grain boundary diffusion, coalescence and shrinkage until complete sintering of grain boundary cavities. These studies have then been used to develop a simplified cavitation model, which describes the grain boundary damage by two state variables and the time-dependent development by a mechanism-oriented rate formulation. To include the influence of grain boundaries within continuum mechanical considerations of polycrystals, an interface model has been developed, that incorporates both damage according to the simplified cavitation model and grain boundary sliding in dependence of a phenomenological grain boundary viscosity. Furthermore a micromechanical model of a polycrystal has been developed that allows to include a material’s grain structure into the simulation of the creep behaviour by means of finite element simulations. Thereby, the deformations of individual grains are expressed by a viscoplastic single crystal model and the grain boundaries are described by the proposed interface model. The grain structure is represented by a finite element model, in which the grain boundaries are modelled by cohesive elements. From the evaluation of experimental creep data, the micromechanical model of a polycrystal has been calibrated for a copper-antimony alloy at a temperature of 823 K. Thereby, the adjustment of the single crystal model has been carried out on the basis of creep rates of pure copper single crystal specimens. The experimental determination of grain boundary sliding and grain boundary porosity for coarse-grained copper-antimony specimens, on the other hand, have been used for the adjustment of the interface model. The calibrated model has finally been used in combination with artificially generated grain structures to investigate influences resulting from numerical and modelling issues. It was found that the mesh size has only a relatively small influence on the macroscopic creep behaviour. But because of the nearly incompressible deformation behaviour of the single crystal model, the use of special purpose continuum element types was necessary to avoid the occurrence of volumetric locking. Also the creep behaviour of polycrystalline materials, which includes the damage development leading to failure, has been analysed for different material and loading parameters. Especially for the copper-antimony alloy under consideration, it becomes evident that the creep behaviour was affected by grain boundary sliding. In particular, stress redistributions at the grain boundaries were comparable to the behaviour of free grain boundary sliding. Furthermore, simulations for multiaxial loading conditions indicated that the damage development is significantly influenced by the maximum principal stress and the von Mises stress. T3 - BAM Dissertationsreihe - 130 KW - Finite-Elemente-Simulationen KW - Kriechen KW - Polykristall KW - Korngrenzenschädigung KW - Kupfer-Antimon-Legierung PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5053 SN - 978-3-9817149-0-6 VL - 130 SP - 1 EP - 205 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-505 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 45, Heft 4 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 4/2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5677 SN - 0340-7551 VL - 45 IS - 4 SP - 1 EP - 107 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-567 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Kind, Thomas T1 - Signatur der Streuung von Radarwellen durch die Heterogenität von Beton N2 - Das Radarverfahren ist ein schnelles bildgebendes Verfahren für die Untersuchung der inneren Struktur von Stahlbeton-Bauwerken und wird seit längerem erfolgreich für die zerstörungsfreie Untersuchung von Brückenbauwerken eingesetzt. Für die Rekonstruktion der Lage der Bewehrung reicht die Annahme einer homogenen Materialeigenschaft des Betons meistens aus. Nähere Untersuchungen der empfangenen Streuungen der Radarwellen zeigen, dass neben der starken Streuung der Radarwellen an den metallischen Einbauteilen auch schwache Streuungen existieren. Diese schwachen Streuungen im Beton wurden nun erstmals in dieser Arbeit untersucht und können der Heterogenität des Betons zugeordnet werden. Die schwachen Streuungen entstehen durch den Permittivitätskontrast und die Geometrie der Gesteinskörnung im umgebenden Zementstein des Betons. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die schwachen Streuungen im Beton für unterschiedliche Gesteinskörnungen charakterisiert und der Einfluss des Wellenlängenbereichs der Radarwellen auf die Ergebnisse untersucht. Weiter zeigt die Arbeit, dass die Streuungen an der Gesteinskörnung einen wesentlichen Einfluss auf die maximale Eindringtiefe von Radarwellen in Beton haben. N2 - The radar method is a rapid imaging technique for the study of the internal structure of reinforced concrete structures and has been used successfully since some time for non-destructive analysis of bridge structures. For the reconstruction of the position of the reinforcement, the assumption of homogeneous material properties of concrete is usually sufficient. More detailed investigations of the received scattering of the radar waves show that in addition to the strong scattering of the radar waves at the metallic mounting parts also weak scattering exists. These weak variations of scattering in the concrete were investigated for the first time in this thesis and are assigned to the heterogeneity of the concrete. The weak scattering is caused by the contrast of the permittivities and the geometry of the aggregate of the surrounding concrete cement paste. In this thesis, the weak scattering in concrete was characterized for different aggregates and the influence of the wavelength range of the radar wave on the results was investigated. Further, the thesis shows that the variations in the aggregate have an essential effect on the maximum propagation length of radar waves in concrete. T3 - BAM Dissertationsreihe - 138 KW - Heterogenität KW - Zementstein KW - zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) KW - Gesteinskörnung KW - Interferenzmuster KW - heterogeneity KW - cement stone KW - non destructive testing (NDT) KW - aggregates KW - interference pattern PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-5682 SN - 978-3-9817149-9-9 VL - 138 SP - 1 EP - 103 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-568 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Marin, L. A1 - Döhler, Michael A1 - Bernal, D. A1 - Mevel, L. T1 - Robust statistical damage localization with stochastic load vectors N2 - The stochastic dynamic damage locating vector approach is a vibration-based damage localization method based on a finite element model of a structure and output-only measurements in both reference and damaged states. A stress field is computed for loads in the null space of a surrogate of the change in the transfer matrix at the sensor positions for some values in the Laplace domain. Then, the damage location is related to positions where the stress is close to zero. Robustness of the localization information can be achieved by aggregating results at different values in the Laplace domain. So far, this approach, and in particular the aggregation, is deterministic and does not take the uncertainty in the stress estimates into account. In this paper, the damage localization method is extended with a statistical framework. The uncertainty in the output-only measurements is propagated to the stress estimates at different values of the Laplace variable, and these estimates are aggregated based on statistical principles. The performance of the new statistical approach is demonstrated both in a numerical application and a lab experiment, showing a significant improvement of the robustness of the method due to the statistical evaluation of the localization information. KW - Damage localization KW - Load vectors KW - Ambient vibration KW - Covariance analysis KW - Subspace methods PY - 2015 UR - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/stc.1686/full DO - https://doi.org/10.1002/stc.1686 SN - 1545-2255 SN - 1545-2263 VL - 22 IS - 3 SP - 557 EP - 573 PB - Wiley CY - Chichester AN - OPUS4-28069 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mühler, T. A1 - Heinrich, J. A1 - Wirth, Cynthia A1 - Günster, Jens T1 - Slurry-based additive manufacturing of ceramics N2 - Most additive manufacturing (AM) techniques have in common that material is spread out as thin layers of a dried powder/granulate by a roller or a shaker system. These layers are mostly characterized by a low packing rate. On the other hand, appreciable densities can be reached by the use of ceramic slurries. In this context, the layer-wise slurry deposition (LSD) has been developed. Specific features of the LSD process are reflected on the basis of already existing additive manufacturing technologies. The microstructure of laser-sintered bodies will be discussed, and strategies for an improved microstructure during sintering will be introduced. KW - Additive manufacturing KW - Ceramic KW - Selective laser sintering PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1111/ijac.12113 SN - 1546-542X SN - 1744-7402 N1 - Geburtsname von Wirth, Cynthia: Gomes, C. M. - Birth name of Wirth, Cynthia: Gomes, C. M. VL - 12 IS - 1 SP - 18 EP - 25 PB - American Ceramic Soc. CY - Westerville, Ohio AN - OPUS4-29937 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Vogl, Jochen A1 - Pritzkow, W. T1 - Bericht zur Herstellung und Zertifizierung eines Cadmium-Isotopenreferenzmaterials - Zertifiziertes Referenzmaterial BAM-I012 N2 - Dieser Bericht beschreibt die Herstellung und Zertifizierung einer Cadmiumlösung mit natürlicher Isotopenzusammensetzung. Für das Isotopen-Referenzmaterial sind sowohl die Isotopenverhältnisse als auch Isotopenhäufigkeiten und die molare Masse von Cadmium zertifiziert. Die Unsicherheiten sind erweiterte Messunsicherheiten U = k.uc mit k = 2. Der Cadmium-Massenanteil in der Lösung wird als indikativer Wert angegeben mit einer erweiterten Messunsicherheit U = k.uc mit k = 4,5. KW - Absolute Isotopenverhältnisse KW - Primäres Isotopenreferenzmaterial KW - Cadmium PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-355845 SP - 1 EP - 15 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-35584 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Isleyen, A. A1 - Vogl, Jochen A1 - Skundrić, N. A1 - Jotanović, A. A1 - Näykki, T. A1 - Perkola, N. A1 - Horvat, M. A1 - Zoń, A. A1 - Bulska, E. A1 - Ochsenkühn-Petropoulou, M. A1 - Can, S. Z. A1 - Bilsel, M. A1 - Hafner, K. A1 - Suljagić, S. A1 - Kovačević, L. A1 - Jaćimović, R. A1 - Gažević, L. A1 - Arı, B. A1 - Tunc, M. A1 - Binici, B. A1 - Gökcen, T. A1 - Fotis, T. T1 - A joint research project for the sustainable production of certified matrix reference materials for environmental analysis N2 - This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills. T2 - BERM-14 CY - National Harbor, Maryland, USA DA - 11.10.2015 KW - Reference material KW - Priority pollutants KW - Toxic metals KW - PFOS KW - PFOA PY - 2015 AN - OPUS4-45251 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Mackens, S. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Fechner, T. ED - Manzanal, D. ED - Sfriso, A. O. T1 - Numerical simulations of crosshole and downhole seismic measurements as quality control tool for jet grout columns N2 - Sealing and strengthening of the subsoil by injection is a major issue in the field of geotechnical engineering. This involves also jet grouting, which allows creating columns of grouted soil by eroding and mixing the in-situ soil with a thin cement suspension. A general difficulty of this method is to predict the column diameter and its material strength. Here, we present two-dimensional finite-difference numerical simulation results of a promising non-destructive quality assurance testing tool to evaluate the diameter of jet grout columns. This approach incorporates crosshole and downhole seismic measurements. Preliminary tests showed that this tool is applicable under real site conditions. T2 - 15th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering CY - Buenos Aires, Argentina DA - 15.11.2015 KW - Jet grout KW - Diameter KW - Seismic KW - Crosshole KW - Downhole KW - FD KW - Quality control tool PY - 2015 SN - 978-1-61499-603-3 SN - 978-1-61499-602-6 DO - https://doi.org/10.3233/978-1-61499-603-3-985 SP - Part 1, 985 EP - 992 PB - IOS Press AN - OPUS4-37706 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mackens, S. A1 - Fechner, T. T1 - Quality assurance of jet grout columns with borehole seismic measurements N2 - Sealing and strengthening of the subsoil by injection is a major issue in the field of geotechnical engineering. One commonly applied method is jet grouting, which allows creating columns of grouted soil by eroding and mixing the in-situ soil with a thin cement suspension. A general difficulty linked with this method is to predict the resulting column diameter and its material strength. In this paper we illustrate the application of a newly developed non-destructive quality assurance testing tool used to determine the diameter of jet grout columns. This approach incorporates standard crosshole and downhole seismic measurements. To demonstrate its effectiveness, we tested the new approach within two-dimensional finite-difference numerical simulations. Additional field tests showed that this tool is also applicable in real site conditions. For this purpose, three jet grout columns were produced with different process parameters in a depth between 3.0 and 10 m. The evaluated diameters were within 1.0 and 1.5 m, slightly deviating from the previously predicted range by the jet grouting contractor. Moreover, we were able to detect the base of the columns at 10 m depth with no significant difficulties. On the other hand, unsaturated, partly unconsolidated sands between ground water level and surface considerably affected the seismic data, hence complicating the detection of the top of the columns. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Jet grout KW - Seismics KW - Crosshole KW - Downhole PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-346753 UR - https://www.ndt.net/?id=18277 SN - 1435-4934 VL - 20 IS - 11 SP - 1 EP - 7 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34675 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mackens, S. A1 - Fechner, T. A1 - Rios, N.I.C. A1 - Tweeton, D. A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - A new approach to determine the diameter of a jet grouted column using seismic methods N2 - Jet grouting is a geotechnical method of ground improvement to increase shear strength and stiffness of soils. The method is typically used to construct in-situ geometries of grouted soil such as panels or columns. The diameter of grouted columns and its material strength depend on various process parameters and the subsurface soil properties. It is only vaguely possible to predict the final column diameter. Therefore, it is a general practice to excavate a test column and perform a visual examination. However, an excavation to control the in situ diameter is often impossible, especially under complex site conditions, such as a high ground water table. Therefore, as part of a research project, borehole seismic measurements (crosshole, downhole and tomography) were tested as a quality control to verify the extent of the column and to monitor the influence of the jet grout injection on the soil over time. The field surveys were conducted before and after the jet grouting process at different time intervals. The acquired seismic data show clear traveltime differences which allow the determination of the specific column depth and diameter. The tomogram measured in the natural soil and the tomograms of the measurements after the injection process were used to visualize the time dependent effects of the jet grout injection on the soil. T2 - SAGEEP 2015 - 28th Symposium on the application of geophysics to engineering and environmental problems CY - Austin, TX, USA DA - 22.03.2015 KW - Jet grouting KW - Grouted column KW - Column diameter KW - Seismic tomography KW - Quality assurance KW - Diameter PY - 2015 DO - https://doi.org/10.4133/SAGEEP.28-021 SP - 142 EP - 146 AN - OPUS4-33678 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mackens, S. A1 - Fechner, Th. T1 - Crosshole and Downhole Seismics: A New Quality Assurance Tool for Jet Grout Columns T2 - NDT-CE 2015 CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-15 PY - 2015 AN - OPUS4-34384 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Isleyen, A. A1 - Vogl, Jochen A1 - Skrundric, N. A1 - Jotanovic, A. A1 - Näykki, T. A1 - Horvat, M. A1 - Zoń, A. A1 - Bulska, E. A1 - Ochsenkuhn- Petropoulou, M. A1 - Can, S. Z. A1 - Bilsel, M. A1 - Hafner, K. A1 - Perkola, N. A1 - Ari, B. A1 - Tunç, M. A1 - Binici, B. T1 - Matrix reference materials for environmental analysis N2 - This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills. T2 - 9th International Conference on Instrumental Methods of Analysis: Modern Trends and Applications CY - Kalamata, Greece DA - 20.09.2015 KW - Priority substances KW - Toxic metals KW - PFOS KW - PFA PY - 2015 AN - OPUS4-45252 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wolf, Julia A1 - Mielentz, Frank A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Using embedded ultrasonic sensors for active and passive concrete monitoring N2 - Challenging new constructions and ageing infrastructure are increasing the demand for permanent monitoring of loads and condition. Various methods and sensors are used for this purpose. But the technologies available today have difficulties in detecting slowly progressing locally confined damages. Extensive investigations or instrumentations are required so far for this purpose. In this study we present new sensors and data processing methods for ultrasonic transmission, which can be used for non-destructive long term monitoring of concrete. They can be mounted during construction or thereafter. Larger volumes can be monitored by a limited number of sensors for changes of material properties. The principles of ultrasonic transmission and influencing factors are presented. This latter include load, damages as well as environmental parameters as temperature or moisture. Various methods for data processing, e. g. coda wave interferometry are introduced. They allow the detection of very small changes in the medium. The embedded sensors are shown including mounting and operation. Application examples so far include small scale laboratory freeze-thaw experiments, localizing loads in larger concrete models, monitoring load effects on real structures as well as detecting acoustic events. Some sensors are operating already for several years. The sensors can be used as transmitter or receivers or switched between both roles. While most of the previous experiments have been active (at least one sensor serving as transmitter), new studies show that the sensors are useful as well for passive measurements, e. g. in acoustic emission or time reversal experiments. Besides application in civil engineering our setups can also be used for model studies in geosciences. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - SHM KW - Monitoring KW - Ultrasound concrete KW - Embedded sensors PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-344652 UR - http://www.ndt.net/?id=18408 SN - 1435-4934 VL - 20 IS - 11 SP - 1 EP - 4 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Bürger, S. A1 - Vogl, Jochen A1 - Kloetzli, U. A1 - Nunes, L. A1 - Lavelle, M. ED - Prohaska, T. ED - Irrgeher, J. ED - Zitek, A. ED - Jakubowski, Norbert T1 - Thermal ionisation mass spectrometry N2 - Thermal ionisation, also known as surface ionisation, was one of the first ionisation techniques developed for mass spectrometry, having been invented as early as 1918. The ionization process, described by the empirically derived “fractionation laws”, is widely understood. Isotope ratio measurements can be achieved with high precision and accuracy. Due to this, thermal ionisation has paved the way for great scientific achievements including: the discovery of new isotopes, the determination of radioactive half-lives and atomic weights of the elements, the accurate determination of the age of the earth and investigations on human society in the past such as mobility and trade. TIMS is still regarded as ‘golden standard’ in isotope ratio measurements. Thus the method is a reference technique that remains at the forefront of isotopic analysis particularly in the fields of metrology. A concise overview is given here of the technical background of thermal ionisation as well as the numerous applications of this technique in earth sciences, industry, metrology, and nuclear forensics. PY - 2015 SN - 978-1-84973-392-2 SN - 978-1-84973-540-7 DO - https://doi.org/10.1039/9781849735407-00381 SN - 2044-253X N1 - Serientitel: New developments in mass spectrometry – Series title: New developments in mass spectrometry VL - 3 SP - Chapter 14, 381 EP - 438 CY - Cambridge, UK AN - OPUS4-32557 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Mackens, S. A1 - Fechner, Th. A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Downhole and Crosshole Seismic Methods as Quality Control Tools for Jet Grouting Columns T2 - Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG) 2015 CY - Hannover, Germany DA - 2015-03-23 PY - 2015 AN - OPUS4-33618 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Kneib, G. T1 - Elastic wave propagation of ultrasound in bituminous road surfaces - simulations and measurements N2 - Maintenance costs of road infrastructure are increasing steadily. The main cause of this is the nearly exponential increase of traffic during the last decades. Adverse environmental impacts on infrastructure get more and more important as well. Therefore, it is important to determine how limited financial resources can be directed with an optimum pay-out. Often a decision has to be made whether existing structures have to be rebuilt or repaired based on the condition of the structures. The present study takes first steps towards the usage of low-frequency ultrasound as a tool to evaluate the road condition. The overall aim is to derive a prediction model for future road conditions. In order to better understand and interpret recorded wave fields simulations of elastic wave propagation in layered and scattering road models have been performed. The study combined investigations in the laboratory with field measurements. In a series of extensive laboratory tests with different asphalt mixtures characteristic wave properties have been derived. Travel time (resp. velocity) as important material parameter has been investigated for different wave types, different centre frequencies and at various temperatures. An investigation of the directivity of wave radiation in the heterogeneous asphalt bodies led to an estimate of the related disturbing influences. Based on the laboratory results field measurements were performed on a real road and the records were processed to identify layers, propagation speeds and attenuation. The results were verified by a series of simulations. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Bituminous material KW - Road inspection KW - Elastic waves KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-345364 UR - https://www.ndt.net/?id=18421 SN - 1435-4934 VL - 20 IS - 11 SP - 1 EP - 9 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34536 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF ED - Maiwald, Michael T1 - 11. Kolloquium Prozessanalytik Wien N2 - Themenschwerpunkt des 11. Kolloquiums war „Vom Sensor zur Prozessintelligenz“. Diskutiert wurde damit über die neusten Fortschritte in der Messtechnik und deren Implementierung sowie über neue Aspekte der Modellierung und das Umsetzen, also das Leben des daraus generierten Wissens im Prozess. Das 11. Kolloquium Prozessanalytik in Wien startete mit einem Konferenzvorkurs zum Thema Ressourcenanalytik. Bei der Erschließung, Förderung und Umsetzung von natürlichen Rohstoffen gewinnen analytische Online-Verfahren eine immer größere Bedeutung. Gleichzeitig liegen die Analyte jedoch in sehr heterogenen Matrizes vor, sodass die Ressourcenanalytik ein sehr herausforderndes, für Fachleute damit aber auch sehr spannendes Thema ist. Für diesen interdisziplinären Brückenschlag fanden an den beiden Hauptveranstaltungstagen vier Sessions mit jeweils drei Fachvorträgen und anschließender Diskussion statt: Im ersten Vortragsblock Sensoren – „messen“ wurden beispielhaft neue Messtechniken sowie übergeordnet deren Einbindung in die digitale Welt über Zukunftstrends wie Industrie 4.0 oder die Technologieroadmap Prozess-Sensoren 4.0 beschrieben. Mit Automatisierung – „implementieren“ wurden in einer zweiten Session Herausforderungen aber auch konkrete Lösungswege bei der Implementierung von Messtechnik im industriellen Umfeld aufgezeigt. Die Vortragsreihe Modelle – „erkennen“ widmete sich am zweiten Veranstaltungstag der Fragestellung, wie Messergebnisse in Wissen transferiert werden können, wobei insbesondere entsprechende Erfahrungen aus der Bioprozesstechnik zugänglich gemacht wurden. Ebenfalls am zweiten Tag war schließlich Life-Cycle-Management – „leben“ Titel der „österreichischen Session“ zum Schwerpunktthema des Kolloquiums. In den drei Vorträgen wurde gezeigt, wie einmal generiertes Prozesswissen durch gutes Wissensmanagement und dessen Werkzeuge nicht nur tradiert sondern auch transferiert werden kann. Besondere Berücksichtigung fanden beim diesjährigen Kolloquium auch die fast 40 hochqualitativen Posterbeiträge. Neben den ausgedehnten Postersessions an beiden Veranstaltungstagen erhielten die Autoren in zwei Posterslams jeweils eineinhalb Minuten Zeit, ihre Arbeit vorzustellen und das Fachpublikum zu vertiefenden Gesprächen im Anschluss einzuladen. Damit rückten nicht nur diese wertvollen Beiträge noch mehr ins Zentrum der Aufmerksamkeit, auch das Auditorium hatte so Gelegenheit, die Posterausstellung noch gezielter wahrzunehmen. T2 - 11. Kolloquium Arbeitskreis Prozessanalytik CY - Wien, Austria DA - 30.11.2015 KW - Kolloquium Prozessanalytik KW - Prozessanalytik KW - Tagungsband PY - 2015 SP - 1 EP - 96 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-37398 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF ED - Maiwald, Michael T1 - 9. Interdisziplinäres Doktorandenseminar N2 - Das interdisziplinäre Doktorandenseminar, das unter den Teilnehmerinnen und Teilnehmern mittlerweile als echter Geheimtipp gehandelt wird, startete dieses Mal gleich in medias res mit einem Design-Thinking-Workshop zum Thema "Prozessanalytik für Industrie 4.0". Das Thema ist derzeit in aller Munde, erfährt eine eigene Dynamik und es wird hierzulande kräftig an Roadmaps und White Papers gestrickt. So kam aus Fachkreisen der VDI/GMA und NAMUR der Vorschlag, die Generation der zukünftigen Kolleginnen und Kollegen zu dem Thema zu befragen, die die heute verbrochenen Konzepte zukünftig selber ausbaden müssen. Die Vorträge der nächsten beiden Tage umfassten wieder ein sehr breites und interdisziplinäres Themen-, Methoden- und Anwendungsspektrum. Neben lumineszenten Temperatursensoren in Mikrochipreaktoren, Mikromischer NMR-Detektion und in Arbeitsschutzkleidung integrierte Chemosensorik folgten einige Vorträge zu Verbesserungen und neunen Konzepten von Biosensoren sowie für Immuno-Micorarray-Verfahren. Die ebenfalls diskutierten Identifizierungs- und Quantifizierungsverfahren reichten von der Kokskohle bis zur Arzneitablette. Desweiteren wurde der Bogen von lumineszenten Nanopartikeln zu Kalibrationsstandards für Trübungssonden gespannt. Neben den Erzeugen der Daten ist ein intelligentes Datenmanagement notwendig um die Informationen auch zu verarbeiten und entsprechend dem User zu präsentieren. Die interdisziplinäre Ausrichtung und Vielfalt der verschiedenen Forschungsbereiche spiegelte sich auch in den Postersession wieder. Die Themen umfassten etwa Softsensoren für die Regelung von CHO-Zellkultivierungen, Prozessanalytik für die Reaktivabsorption von CO2 aus industriellen Gasströmen oder Alkoholmarker in menschlichem Haar, um nur einige zu nennen. T2 - 9. Interdisziplinäres Doktorandenseminar CY - Berlin, Germany DA - 22.02.2015 KW - Doktorandentagung KW - Prozess-Sensoren KW - Elektrochemie KW - Chemometrie KW - Prozessanalytik PY - 2015 SN - 978-3-9817267-0-1 SP - 1 EP - 40 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-37391 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Die neue Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 4.0“ N2 - Derzeit finden gravierende Veränderungen im Umfeld der Informations- und Kommunikationstechnik statt, die eine große Chance für die optimierte Prozessführung und Wertschöpfung mit darauf abgestimmten vernetzt kommunizierenden Sensoren bieten. Diese Art „smarter“ Sensoren stellen Dienste innerhalb eines Netzwerks bereit und nutzen Informationen daraus. Dadurch ergibt sich aktuell die Notwendigkeit, die Anforderungen an Prozess-Sensoren sowie an deren Kommunikationsfähigkeiten detaillierter zu beschreiben – vom einfachen Temperatursensor bis über heute in Entwicklung befindlichen Mess-Systemen hinaus – da diese Technologieentwicklungen rasant voranschreiten. Vernetzte Sensoren sind die Voraussetzung für die Realisierung von Cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS) und zukünftiger Automatisierungskonzepte für die Prozessindustrie, wie sie auch durch das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ adressiert werden. T2 - 11. Kolloquium Arbeitskreis Prozessanalytik CY - Wien, Austria DA - 30.11.2015 KW - Roadmap KW - Prozess-Sensoren 4.0 KW - Smart Sensors KW - Smarte Sensoren KW - Prozessanalytik KW - Prozessindustrie PY - 2015 SP - 26 EP - 27 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-38842 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Maiwald, Michael A1 - Guthausen, G. T1 - Abschlussbericht „Prozesskontrolle mittels Niederfeld-NMR-Spektroskopie“ N2 - Die Online-medium-resolution-NMR-Spektroskopie wurde als neue Technik zur Überwachung verfahrenstechnischer Prozesse weiterentwickelt. Entlang der Prozesskette wurden an den verschiedenen Elementen der Online-Spektroskopie gearbeitet. Ein temperierbarer und druckfester Bypass erlaubt, die reagierende Mischung bei Reaktionsbedingungen über eine Pumpe in die NMR-Messzelle zu fördern, für die verschiedene Versionen von temperatur-isolierten NMR-Durchflusszellen berechnet, realisiert und mittels MRI hinsichtlich ihrer strömungsdynamischen und NMR-Eigenschaften charakterisiert wurden. Austauschbare Polymerleitungen für robuste, industrielle Anwendungen kamen ebenso zum Einsatz wie maßgeschneiderte Flusszellen zur Reduktion der Verweilzeitverteilung und des Stoffdurchsatzes. Bewertungsverfahren für MR-NMR-Spektrometer und Durchflusszellen auf Basis leicht verfügbarer Flüssigkeiten (wie z. B. Aceton, Ethanol, Wasser) wurden abgeleitet, Mindestspezifikationen für die Anwendbarkeit der MR-NMR im Prozessmonitoring wurden erarbeitet. Auf der Basis des Bypasssystems konnten einige verschiedene chemische Reaktionen im Bereich einiger 10 s zeitaufgelöst gemessen und ihre Kinetik auch im Fall von Nichtgleichgewichtsmagnetisierung und schneller Strömung analysiert werden. Voraussetzung ist eine stabile und automatisierte Datenbearbeitung, die sich nahtlos in den Workflow von der Datenakquisition bis zur Datenanalyse einbindet. Daher war ein weiteres Augenmerk auf die Datenvorbehandlung gelegt. Bekannte Algorithmen wie die automatisierte Phasenkorrektur entlang der „Minimum Entropy“ Methode und der Maximierung des Realteilspektrums wurden zusammen mit neuen Methoden wie dem Softewarelock implementiert und angewandt. Zur Bestimmung der Konzentrationen wurden verschiedene Verfahren wie die direkte Integration, die Spektrenmodellierung mit und ohne Vorkenntnisse sowie statistische Methoden der Chemometrie angewandt und verglichen. Ebenso ließen sich erstmalig quasiparallel akquirierte 1H- und 19F-MR-NMR-Spektren für die Prozesskontrolle mit gutem Ergebnis analysieren. Die erarbeiteten Konzepte und Verfahren sind unabhängig von der Hard- und -Software des MR-NMR Geräts und damit allgemein einsetzbar. Während des Projektverlaufs kamen Benchtop-Laborgeräte von einer wachsenden Zahl an Herstellern auf den Markt, die immer besser den Anforderungen der Spektroskopie gerecht werden. Online-MR-NMR-Spektroskopie erweitert die Prozessanalytik um eine bislang nur im Labor bekannte chemische Sensitivität gegenwärtig mit der Fähigkeit zur Unterscheidung von beispielsweise Aliphaten, Olefinen oder Aromaten (z. B. Hydrierung) oder Strukturänderungen (z. B. Isomerisierung), bei denen klassische Techniken an ihre Grenzen stoßen. Sie stellt nun eine Alternative für die Prozessanalyse dar, insbesondere wenn schnelle, zerstörungsfreie und integral arbeitende Methoden erforderlich sind. KW - Prozess-Sensoren KW - DFG KW - NMR-Spektroskopie PY - 2015 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-38852 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Paul, Andrea A1 - Heilmann, M. T. A1 - Schmid, Thomas A1 - Maiwald, Michael T1 - Multivariate classification of Raman spectra from synthetic polymers – an approach for the improved detection of microplastics N2 - The increasing pollution of terrestrial and aquatic ecosystems with plastic debris, which leads to the accumulation of microscopic plastic particles of still unknown fate, is an upcoming problem of our time. In order to monitor the degree of contamination and to understand the underlying processes of degradation and internalization of plastic debris, analytical methods are urgently needed, which help to identify and quantify microplastics. Currently, expensive collected and purified materials enriched on filters are investigated by (micro) infrared spectroscopy (FTIR). Few studies using micro-Raman spectroscopy have been published as well. In contrast to FTIR, Raman spectroscopy can handle wet samples, but it suffers from interference of fluorescent materials. Both micro-FTIR- and micro-Raman, always include time consuming scanning and mapping procedures followed by the manual inspection and measurement of selected particles. T2 - 11. Kolloquium Arbeitskreis Prozessanalytik CY - Wien, Austria DA - 30.11.2015 KW - Prozessanalytik KW - Microplastics KW - Mikroplastik KW - Raman-Spektroskopie KW - Polymers KW - Multivariate classification PY - 2015 SP - 80 EP - 81 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-38847 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krämer, D. A1 - Violet, N. A1 - Paul, Andrea A1 - Maiwald, Michael A1 - King, R. T1 - Robustification of partial least squares predictions based on near infrared spectroscopy trough nonlinear state estimation N2 - The Cultivation of “Saccharomyces cerevisiae” for enzyme production was monitored using Near-infrared spectroscopy. An inline NIR optrode was therefore immersed in a 15 L vessel. The calibration was done using a Partial Least Squares (PLS) model with reference measurements of glucose, ammonium, phosphate, ethanol, and optical density. A nonlinear biological process model based on an extended Kalman Filter (EKF) was used to describe the fermentation behavior. It was found that EKF corrects inaccurate PLS predictions. T2 - 11. Kolloquium Arbeitskreis Prozessanalytik CY - Wien, Austria DA - 30.11.2015 KW - PLS-R KW - Near infrared spectroscopy KW - Prozess-Spektroskopie KW - Process analytical technology KW - Fermentation PY - 2015 SP - 77 EP - 77 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-38844 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bremser, Wolfram A1 - Maiwald, Michael A1 - Kipphardt, Heinrich T1 - Anwendung von Normen in der Gasanalytik - Teil 4 - Messunsicherheit und Rückführbarkeit von Messergebnissen N2 - Zusammen mit der Genauigkeit von Messungen ist die ihnen zugeordnete Messunsicherheit Ausdruck und Maß von Vergleichbarkeit und Richtigkeit. Die Messunsicherheit spielt ebenso die Schlüsselrolle im Aufbau einer Rückführbarkeitskette, wie in diesem Beitrag beschrieben. Es ist der vierte und letzte Teil einer Artikelserie (siehe Infokasten), die Einblicke gibt in die Arbeit des DIN-Normenausschusses „Gasanalyse und Gasbeschaffenheit“ (DIN NA 062-05-73 AA) sowie der international tätigen Technical Committees 158 und 193 der ISO. KW - Normen KW - Messunsicherheit KW - Rückführbarkeit PY - 2015 SN - 1436-2597 SN - 1439-0663 IS - 12 SP - 29 EP - 31 PB - GIT-Verl., Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-35258 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maiwald, Michael A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Bremser, Wolfram T1 - Vom Abgas zum Erdgas - Wie genau sind Sondergase? - Normungsarbeit rund um aktuelle High-Tech Verfahren und Prozesse - Teil 1 N2 - In vielen industriellen High-Tech Verfahren und Prozessen, Forschung und Wissenschaft, Medizin und Umwelttechnik werden Sondergase eingesetzt. Als Gattungsbegriff umfasst diese Bezeichnung ein ansehnliches Spektrum höchster Qualitäten an Gasen. Dazu gehören u. a. Reinstgase mit besonders hohen Anforderungen an ihre Reinheit, Gasgemische genau definierter Zusammensetzung und Isotopengemische. Wie genau kann man Gaszusammensetzungen heute messen? Wie schafft man es, dass alle dasselbe messen? Welche Techniken kommen dabei zum Einsatz? KW - Normung KW - DIN KW - Gas-Normale KW - Referenzmaterialien KW - Erdgas KW - Abgas PY - 2015 SN - 1436-2597 SN - 1439-0663 VL - 5 SP - 6 EP - 8 PB - GIT-Verl., Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-34945 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Blazek, M. A1 - Deilmann, M. A1 - Gasch, A. A1 - Gerlach, M. A1 - Grümbel, F. A1 - Kaiser, U. A1 - Kloska, M. A1 - Löbbecke, S. A1 - Maiwald, Michael A1 - Pötter, T. A1 - Rebner, K. A1 - Roos, E. A1 - Stieler, S. A1 - Stolz, D. A1 - Theuer, M. A1 - Berthold, J. A1 - Engelhard, H. T1 - Technologie-Roadmap "Prozesssensoren 4.0" N2 - Mit den Technologie-Roadmaps „Prozesssensoren 2005–2015“ [1] (2006) und „Prozesssensoren 2015+“ [2] und [3] (2009) wurden Grundlagen für alle Unternehmen der Prozessindustrie geschaffen, um zielgerichtet auf Kundenbedürfnisse der Prozessindustrie zugeschnittene Produktentwicklungen, technologische Weiterentwicklungen und Forschungsprojekte zum Erfolg zu bringen. Die Roadmap „Prozesssensoren 2015+“ fand große Akzeptanz aufgrund der soliden Betrachtung der Prozesse und der daraus abgeleiteten Thesen. Diese Aussagen haben in vollem Umfang weiterhin Gültigkeit. Im Rückblick auf die damals formulierten Entwicklungsziele wurden viele dieser Ziele im prognostizierten Zeithorizont auf den Weg gebracht und teilweise bereits umgesetzt. In dieser Technologie-Roadmap werden einige Beispiele dazu aufgezeigt. KW - Roadmap KW - Industrie 4.0 KW - Prozess-Sensoren KW - Prozessanalytik KW - Sensoren PY - 2015 UR - http://www.namur.net/fileadmin/media_www/Roadmap_Dateien/Roadmap_Prozesssensoren_4.0.pdf SP - 1 EP - 36 AN - OPUS4-34947 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Kraemer, B. A1 - Zientek, Nicolai A1 - Esche, E. A1 - Müller, D. A1 - Wozny, G. A1 - Maiwald, Michael T1 - A robust method for process monitoring of reactive absorption of CO2 in industrial gas streams based on Online-NMR- and Raman spectroscopy T2 - 1. Symposium NMRPM "Quantitative NMR Methods for Reaction and Process Minitorig" CY - Kaiserslautern DA - 2015-01-15 PY - 2015 AN - OPUS4-33135 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Paul, Andrea A1 - Ruiken, Jan-Paul A1 - Meyer, Klas A1 - Westad, K. A1 - Illner, M. A1 - Esche, E. A1 - Müller, B. A1 - Wozny, G. A1 - Maiwald, Michael T1 - Online Spectroscopy in Microemulsions- A Process Analytical approach for a Hydroformylation MiniplantII- Calibration and prediction by Raman spectra T2 - 11. Kolloqium Prozessanalytik CY - Wien, Austria DA - 2015-11-30 PY - 2015 AN - OPUS4-35154 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Paul, Andrea A1 - Heilmann, Maria A1 - Schmid, Thomas A1 - Maiwald, Michael T1 - Multivariate classification of Raman spectra from synthetic polymers- an approach for the improved detection of microplastics T2 - 11. Kolloqium Prozessanalytik CY - Wien, Autria DA - 2015-11-30 PY - 2015 AN - OPUS4-35153 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas T1 - Online Spectroscopy in Microemulsions- A Process Analytical approach for Hydroformylation Miniplant I- Experimental setup and NMR Reaction Monitoring T2 - Pro2NMR Autum School 2015 CY - Aachen, Germany DA - 2015-12-08 PY - 2015 AN - OPUS4-35110 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Rademann, K. A1 - Maiwald, Michael T1 - High-pressure NMR spectroscopy in condensed- and gas- phase T2 - 8th Internatiomal Gas Analysis Symposium CY - Rotterdam, Netherlands DA - 2015-06-10 PY - 2015 AN - OPUS4-35056 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Die neue Technologie-Roadmap "Prozess-Sensoren 4.0" T2 - NAMUR-Hauptsitzung 2015 CY - Bad Neuenahr, Germany DA - 2015-11-05 PY - 2015 AN - OPUS4-35062 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Towards "Process Sensors 4.0" - How to turn the vision to a mission? T2 - EPoSS Annual Forum 2015 CY - Leuven, Belgium DA - 2015-10-11 PY - 2015 AN - OPUS4-35059 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Meyer, Klas A1 - Zientek, Nicolai A1 - Paul, Andrea T1 - qNMR forever – reference material metrology at high pressures and high purities N2 - Due to recent advances in technical developments of NMR instruments such as acquisition electronics and probe design, detection limits of components in liquid mixtures were improved into the lower ppm range (approx. 5–10 ppm amount of substance). This showed that modern NMR equipment is also suitable for the observation of hydrocarbon samples in the expanded fluid phase or gas phase. Since Quantitative NMR spectroscopy (qNMR) is a direct ratio method of analysis without the need of calibration it was used to determine impurities in appropriate liquid and liquefied hydrocarbon isomers up to C6, which are used for preparation of primary gas standards, e.g., natural gas or exhaust gas standards. At the same time it is possible to yield structural information with a minimum of sample preparation. Thus, cross contaminations between different isomers of the observed hydrocarbons and their (NMR-active) impurities can be identified and quantified. In general, most quantitative organic chemical measurements rely on the availability of highly purified compounds to act as calibration standards. The traceability and providence of these standards is an essential component of any measurement uncertainty budget and provides the final link of the result to the units of measurement, ideally the SI. The more recent increase in the use of qNMR for the direct assessment of chemical purity however can potentially improve the traceability and reduce the uncertainty of the measured chemical purity at a reduced cost and with less material. For example the method has beneficially been used by National Measurement institutes for recent CCQM comparisons including the CCQM–K55 series of purity studies. Traditional ‘indirect’ methods of purity analysis require that all impurities are identified and quantified, leading to a minimum of 4 individual analytical methods (organic impurities, water, solvents, inorganic residue). These multiple technique approaches measure an array of different chemical impurities normally present in purified organic chemical compounds. As many analytical methodologies have compound-specific response factors, the accuracy and traceability of the purity assessment is dependent on the availability of reference materials of the impurities being available. qNMR provides the most universally applicable form of direct purity determination without need for reference materials of impurities or the calculation of response factors but only exhibiting suitable NMR properties. The development of CRMs addressing qNMR specific measurement issues will give analysts compounds ideally suited for the analytical method and also provide full characterisation of qNMR related parameters to enable more realistic uncertainty budgets. These materials will give users the tools to exploit qNMR more easily and enable them to speed up analytical method development and reduce the time and financial burden of multiple analytical testing. T2 - 3rd Practical Application of NMR in Industry Conference (PANIC) 2015 CY - La Jolla, CA, USA DA - 09.02.2015 KW - qNMR KW - Quantitative NMR-Spektroskopie KW - Reference Material KW - Metrology PY - 2015 AN - OPUS4-36144 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Zientek, Nicolai A1 - Meyer, Klas A1 - Kern, Simon A1 - Paul, Andrea T1 - Quantitative and online NMR Spectroscopy at BAM N2 - Online NMR spectroscopy, Determination of impurities of fluids, NMR process Monitoring, purity assessment T2 - NMR-Kolloquium Buchs CY - Buchs, Switzerland DA - 29.05.2015 KW - qNMR KW - Quantitative NMR-Spektroskopie KW - Online NMR Spectroscopy KW - Reaction monitoring KW - Reference material KW - Metrology PY - 2015 AN - OPUS4-36143 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Meyer, Klas A1 - Zientek, Nicolai T1 - Towards online reaction monitoring with fully automated NMR data evaluation and modelling - Current results from simultaneous 19F-1H medium resolution NMR experiments N2 - NMR Process Monitoring Towards an automated field integration T2 - 3rd Practical Applications of NMR in Industry Conference (PANIC) - Mestrelab users' meeting CY - La Jolla, CA, USA DA - 08.02.2015 KW - Online NMR spectroscopy KW - Reaction monitoring KW - Prozessanalytik KW - Process analytical technology PY - 2015 AN - OPUS4-36145 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Forschung und Entwicklung für Prozessanalytik und Automatisierung in der Prozessindustrie N2 - Neue Prozess-Sensoren für neue Produktionskonzepte. Wie entsteht Innovation? Forschungsimpulse aus der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“. Herausforderungen durch das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“. Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 4.0“ T2 - ACHEMA 2015: Automation im Dialog – Meet the experts CY - Frankfurt a. M., Germany DA - 15.06.2015 KW - Industrie 4.0 KW - Smart Sensors KW - Smarte Sensoren KW - Process Analytical Technology KW - Prozessanalytik PY - 2015 AN - OPUS4-36142 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Guthausen, G. A1 - Zientek, Nicolai A1 - Maiwald, Michael A1 - Dalitz, F. T1 - Online measurements in a bypass: challenges and possibilities N2 - The design of sample flow cells, commonly used in online analytics and especially for medium resolution NMR spectroscopy (MR-NMR) in low magnetic fields, was experimentally and theoretically investigated by 1H-NMR and numerical simulations. The flow pattern was characterised to gain information about the residence time distribution and mixing effects. Both 1H-NMR imaging and spectroscopy were used to determine the characteristics of flow cells and their significance for on-line measurements such as reaction monitoring or hyphenated separation spectroscopy. The volume flow rates investigated were in the range from 0.1 to 10 ml/min, typically applied in the above mentioned applications. When compared to those commonly used in high-field NMR, the special characteristics of flow cells for MR-NMR were revealed by various NMR experiments and compared with CFD simulations. The influence of the design of the inlet and outlet on the flow pattern was investigated as well as the effect of the length of the cell. For practical use, a numerical estimation of the inflow length was given. In addition, it was shown how experiments on the polarisation build-up revealed insight into the flow characteristics in MR-NMR. T2 - Quantitative NMR Methods for Reaction and Process Monitoring (NMRPM) Symposium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 15.01.2015 KW - Online NMR spectroscopy KW - Process analytical technology KW - Flow profiles KW - Online monitoring KW - Reaction monitoring PY - 2015 AN - OPUS4-36147 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zientek, Nicolai A1 - Laurain, C. A1 - Meyer, Klas A1 - Paul, Andrea A1 - Engel, D. A1 - Guthausen, G. A1 - Kraume, M. A1 - Maiwald, Michael T1 - Automated data evaluation and modeling of simultaneous 19F-1H medium resolution NMR spectra for online reaction monitoring N2 - The development of innovative medium resolution NMR spectrometers (MR-NMR) is remarkable due to their possible applications in quality control, education, or process monitoring. The use of compact permanent magnets allows to employ NMR devices in an industrial environment without high maintenance requirements and without the need for cryogenic liquids. A benchtop 43 MHz MR-NMR spectrometer was used for reaction monitoring. Quasi-simultaneous proton and fluorine NMR spectra were acquired. Automatic data pretreatment and evaluation methods were applied and compared to quantitative 500 MHz HR-NMR spectroscopy T2 - Quantitative NMR Methods for Reaction and Process Monitoring (NMRPM) Symposium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 15.01.2015 KW - Online NMR Spectroscopy KW - 1H-NMR KW - 19F-NMR KW - Reaction Monitoring KW - Benchtop NMR Spectroscopy KW - Process Analytical Technology PY - 2015 AN - OPUS4-36148 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Zientek, Nicolai A1 - Meyer, Klas A1 - Kern, Simon T1 - Low field NMR spectroscopy for online monitoring N2 - Online NMR spectroscopy is an excellent tool to study complex reacting multicomponent mixtures and gain process insight and understanding. For online studies under process conditions, flow NMR probes can be used in a wide range of temperature and pressure. This paper compiles the most important aspects towards quantitative process NMR spectroscopy in complex multicomponent mixtures and provides examples. After NMR spectroscopy is introduced as an online method and for technical samples without sample preparation in deuterated solvents, influences of the residence time distribution, pre-magnetization, and cell design are discussed. NMR acquisition and processing parameters as well as data preparation methods are presented and the most practical data analysis strategies are introduced. T2 - Sonderkolloquium der INVITE-GmbH CY - Leverkusen, Germany DA - 07.09.2016 KW - Industrie 4.0 KW - CONSENS KW - Prozessanalytik KW - Online NMR spectroscopy PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-361417 AN - OPUS4-36141 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Zientek, Nicolai A1 - Laurain, Clement A1 - Meyer, Klas A1 - Paul, Andrea A1 - Engel, D. A1 - Kraume, M. A1 - Guthausen, G. T1 - Automated Data Evaluation and Modeling of Simultaneous 19F-1 H Benchtop NMR Spectra for Online Reactin Monitoring N2 - Benchtop nuclear magnetic resonance spectroscopy currently develops to an important analytical tool for both quality control and process monitoring. In contrast to high resolution online NMR (HR-NMR), benchtop NMR can be operated under rough environmental conditions. A continuous re-circulating stream of reaction mixture from the reaction vessel to the NMR spectrometer enables a non-invasive, volume integrating online analyses of reactants and products. Here we investigated the esterification of 2,2,2-trifluoroethanol with acetic acid to 2,2,2-trifluoroethyl acetate both by 1H HR-NMR (500 MHz) and 1H and 19F MR NMR (43 MHz and 40 MHz) as a model system. The parallel online measurement was realized by splitting the flow, which allowed the adjustment of quantitative and independent flow rates, both in the benchtop NMR probe as well as in the HR-NMR probe, in ad-dition to a fast bypass line back to the reactor. T2 - SMASH 2015 (Small Molecules NMR Conference) CY - Baveno, Italy DA - 20.09.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-351645 AN - OPUS4-35164 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kern, Simon A1 - Maiwald, Michael T1 - First steps towards field integration of benchtop NMR spectroscopy for online monitoring and process control N2 - Online monitoring and process control requires fast and noninvasive analytical methods, which are able to monitor the concentration of reactants in multicomponent mixtures with parts-per-million resolution. Online NMR spectros-copy can meet these demands when flow probes are directly coupled to reactors, since this method features a high linearity between absolute signal area and sample concentration, which makes it an absolute analytical com-parison method being independent on the matrix. Due to improved magnet design and field shimming strategies portable and robust instruments have been introduced to the market by several manufacturers during the last few years. First studies with this technology showed promising results to monitor chemical reaction in the laboratory. Wthin the project CONSENS (www.consens-spire.eu), the continuous production of high-value products in small production scale is advanced by introducing benchtop NMR spectroscopy. CONSENS is a research and innovation project on inte-grated control and sensing for sustainable operation of flexible intensified processes. This poster will present the first steps of the process integration of a benchtop NMR instrument for a lithiation process and outlines further fields of activity and potential challenges. Hereby, the following issues are going to be addressed: explosion-proof housing for the spectrometer, automation of signal processing (data pretreatment, evaluation and communication to the control system), flow cells and measuring conditions. Furthermore, first online spectra of the lithiation reaction in batch mode were acquired in lab scale. The reaction was performed in a 25 mL glass reactor with thermal jackets for temperature control of the reaction mixture. The Li-HMDS was dosed stepwise by using a glass syringe. First spectra in the proton and fluorine domain were recorded online using a flowrate of 3.5 mL min–1 and a simple 5 mm polytetrafluoroethylene tube (PTFE) as a flow cell. T2 - 11. Kolloquium Prozessanalytik CY - Wien, Autria DA - 30.11.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-351597 AN - OPUS4-35159 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kern, Simon A1 - Zientek, Nicolai A1 - Maiwald, Michael A1 - Gräßer, P. T1 - First steps towards field integration of benchtop NMR spectroscopy for online monitoring and process control N2 - Online monitoring and process control requires fast and noninvasive analytical methods, which are able to monitor the concentration of reactants in multicomponent mixtures with parts-per-million resolution. Online NMR spectroscopy can meet these demands when flow probes are directly coupled to reactors, since this method features a high linearity between absolute signal area and sample concentration, which makes it an absolute analytical comparison method being independent on the matrix. Due to improved magnet design and field shimming strategies portable and robust instruments have been introduced to the market by several manufacturers during the last few years. First studies with this technology showed promising results to monitor chemical reaction in the laboratory. Within the project CONSENS, the continuous production of high-value products in small production scale is advanced by introducing MR-NMR spectroscopy. CONSENS is a research and innovation project on integrated control and sensing for sustainable operation of flexible intensified processes. This poster will present the first steps of the process integration of a benchtop NMR instrument for a lithiation process and outlines further fields of activity and potential challenges. Hereby, the following issues are going to be addressed: explosion-proof housing for the spectrometer, automation of signal processing (data pretreatment, evaluation and communication to the control system), flow cells and measuring conditions. Additionally, the first results of the lithiation reaction in lab scale regarding the pure components and reaction mixtures are going to be discussed. T2 - Pro2NMR Autum School CY - Aachen, Germany DA - 08.12.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-351097 AN - OPUS4-35109 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kern, Simon A1 - Zientek, Nicolai A1 - Maiwald, Michael T1 - First steps towards field integration of benchtop NMR spectroscopy for online monitoring and process control N2 - Online monitoring and process control requires fast and noninvasive analytical methods, which are able to monitor the concentration of reactants in multicomponent mixtures with parts-per-million resolution. Online NMR spectroscopy can meet these demands when flow probes are directly coupled to reactors, since this method features a high linearity between absolute signal area and sample concentration, which makes it an absolute analytical comparison method being independent on the matrix. Due to improved magnet design and field shimming strategies portable and robust instruments have been introduced to the market by several manufacturers during the last few years. First studies with this technology showed promising results to monitor chemical reaction in the laboratory. Within the project CONSENS, the continuous production of high-value products in small production scale is advanced by introducing MR-NMR spectroscopy. CONSENS is a research and innovation project on integrated control and sensing for sustainable operation of flexible intensified processes. This poster will present the first steps of the process integration of a benchtop NMR instrument for a lithiation process and outlines further fields of activity and potential challenges. Hereby, the following issues are going to be addressed: explosion-proof housing for the spectrometer, automation of signal processing (data pretreatment, evaluation and communication to the control system), flow cells and measuring conditions. Additionally, the first results of the lithiation reaction in lab scale regarding the pure components and reaction mixtures are going to be discussed. T2 - Small Molecule NMR Conference CY - Baveno, Italy DA - 17.09.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-351085 AN - OPUS4-35108 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogl, Jochen T1 - Bestimmung der Blei-Isotopenzusammensetzung von mittelalterlichen Pilgerzeichen N2 - Determination of the Pb isotopic composition in medieval pilgrim badges - Micro samples of approximately 1 mg or less were obtained from the backside of 12medieval pilgrim badges. After cleaning with water in an ultrasonic bath the samples were dissolved and the Pb was separated by chromtographic means. In the isolated Pb fractions the Pb isotope ratios were determined by thermal ionization mass spectrometry with expanded measurement uncertainties of less than 0.1 %. The determined Pb isotopic composition of the pilgrim badges spread over the whole range of the European and Mediterranean ore deposits. Nine of twelve pilgrim badges agree with Central European deposits, while three pilgrim badges show a different Pb isotopic composition covering either Mediterranean, or Aegean or Mid to Eastern European sources. Interestingly most of the ore deposits allocated by the Pb isotopic composition of the pilgrim badges do not agree with the known place of manufacture. KW - Mittelalterliche Pilgerzeichen KW - Herkunft KW - Lagerstätten KW - Blei-Isotopie KW - Thermionenmassenspektrometrie PY - 2015 SN - 0035-7812 VL - 110 IS - 1-2 SP - 44 EP - 47 PB - Herder CY - Rom ; Freiburg,Br. ; Wien AN - OPUS4-34346 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Isleyen, A. A1 - Vogl, Jochen A1 - Scrundric, N. A1 - Jotanovic, A. A1 - Näykki, T. A1 - Horvat, M. A1 - Zon, A. A1 - Bulska, E. A1 - Ochsenkühn-Petropoulou, M. A1 - Can, S.Z. A1 - Bilsel, M. A1 - Hafner, K. A1 - Perkola, N. A1 - Ari, B. A1 - Tunc, M. A1 - Binici, B. T1 - Matrix reference materials for environmental analysis N2 - Reliable analysis of chemical indicators in water, sediment and soil samples for the purpose of environmental pollution assessment poses one of the greatest analytical challenges, having in mind the complexity of sample matrix and low concentrations of pollutants. Organics (pesticides, PAHs, PCBs, etc.) and heavy metals (Hg, Cd, Ni, Pb and As) represent target parameters. Laboratories performing sampling and tests in this field regulated by respective EU directives [1], need strong support in terms of providing them with appropriate matrix CRMs enabling the process of quality control. NMIs and DIs with proven metrological capabilities for the production and certification of such materials are necessary for the provision of quality data. This project is aiming to develop capacity to produce CRMs for environmental analysis by transferring the theoretical and practical know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production in accordance with ISO Guide 34 [2]. Production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development and validation for homogeneity, stability and characterisation tests, characterisation of selected analytes together with additional information about matrix constituents, the calculation of individual uncertainties (between units inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. Inter laboratory comparison registered as EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills. T2 - 9th International Conference on Instrumental Methods of Analysis: Modern Trends and Applications CY - Kalamata, Greece DA - 20.09.2015 KW - PFOS KW - Environment KW - CRM KW - Soil KW - Heavy metal KW - PFOA PY - 2015 UR - http://www.ima2015.teikal.gr/images/IMA-2015_book_of_abstracts.pdf AN - OPUS4-38799 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Thunell, B. A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Study of special challenges for NDT-methods on nuclear structures N2 - The special design of buildings, constructed for nuclear power plants is a particular challenge for the nondestructive testing in the building industry. In particular the major component thicknesses, the degree of reinforcement and surface coating systems make the application of NDT methods difficult. The studies first steps were undertaken to determine to which extent established applications of these techniques are useable in the field of infrastructure buildings. Methods have been evaluated that are already state of the art. So for example the ground penetrating radar was used for locating metallic mounting parts. Furthermore, the low-lying internal structure of the containment was investigated with the ultrasonic method. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Non-destructive testing KW - Ground penetrating radar KW - Ultrasonic KW - Nuclear structures KW - Pulse echo technique PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-345330 UR - http://www.ndt.net/?id=18422 SN - 1435-4934 VL - 20 IS - 11 SP - 1 EP - 4 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34533 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Grohmann, Maria T1 - Old ideas to improve pile integrity testing revisited and optimized N2 - Low strain pile integrity testing is an established method in QA of foundation piles. The technique is very effective and well accepted for larger flaws and length determination. It is part of standards and recommendations. Challenges exist for more complicated structures (e. g. pile walls, diaphragm walls, and pile under structures) and small flaws. Interpretation is subjective in many cases. Possible solutions, e.g. the use of vibrators instead of a hammer or application of several sensors instead of one have been proposed decades ago, but not used much in practice. In several projects we are working on the extension and optimizations of these ideas, based on input from other engineering disciplines. In the frame of the project PileInspect we are working with an international consortium on the use of vibrators instead of a hand held hammer. This allows the full control of input signals as well as the use of (semi)automatic classification routines from machine diagnosis. At BAM we are using a low cost vibrator and deconvolution routines to improve the results of classical low strain testing. In another project we are working on multichannel measurements with sensor placement along the pile axis. This can be used to determine the travel direction of certain waves (downwards or upwards) to improve the interpretation of measurements on piles below constructions or pile walls. The use of ideas adapted from geophysics („vertical seismic profiling“) are helpful. Both concepts are proven by simulations results and first field tests. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Pile inspect KW - Ultraseismic KW - Low strain pile integrity testing KW - Piles KW - Shaker KW - Deconvolution KW - Vertical seismic profiling PY - 2015 SN - 1435-4934 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-34716 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan A1 - Thunell, B. A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Demonstration of State of the Art NDT-Methods for Nuclear Concrete Reactor Containments N2 - The special design of buildings, constructed for nuclear power plants is a particular challenge for the nondestructive testing in the building industry. In particular the major component thicknesses, the degree of reinforcement and surface coating systems make the application of NDT methods difficult. The studies first steps were undertaken to determine to which extent established applications of these techniques are useable in the field of infrastructure buildings. Methods have been evaluated that are already state of the art. So for example the ground penetrating radar was used for locating metallic mounting parts. Furthermore, the low-lying internal structure of the containment was investigated with the ultrasonic method. T2 - International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering 2015 CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - ground penetrating radar KW - ultrasonic KW - nuclear structures KW - NDT PY - 2015 AN - OPUS4-38839 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wolf, Julia A1 - Mielentz, Frank A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Active and passive ultrasonic experiments with transducers embedded in concrete T2 - CARGESE summer School: "Passive Imaging and monitoring in wave physics: from seismology to ultrasound" CY - Cargese, France DA - 2015-05-11 PY - 2015 AN - OPUS4-34376 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Koch, Matthias A1 - Riedel, Juliane A1 - Vogl, Jochen A1 - Köppen, Robert T1 - Zearalenone in maize germ oil - a new CRM for food safety T2 - 14th International Symposium on Biological and Environmental Reference Materials (BERM 14) CY - National Harbor, Maryland (USA) DA - 2015-10-11 PY - 2015 AN - OPUS4-34672 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan A1 - Kneib, G. T1 - Elastic wave propagation of ultrasound in bituminous road surfaces - simulations and measurements T2 - International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE) CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-15 PY - 2015 AN - OPUS4-34296 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - 3G - Geophysical Methods Delivering Input to Geostatistical Methods for Geotechnical Site Characterization T2 - Fifth International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR) CY - Rotterdam, Netherlands DA - 2015-10-13 PY - 2015 AN - OPUS4-34427 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grohmann, Maria A1 - Müller, Sabine A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Reverse Time Migration: Introduction of a New Imaging Technique for Ultrasonic Measurements in Civil Engineering T2 - NDT-CE 2015 CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-15 PY - 2015 AN - OPUS4-34389 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Galindo Guerreros, Julio Cesar A1 - Mackens, S. A1 - Fechner, Th. T1 - Quality Assurance of Jet Grouting Columns Using Seismic Methods T2 - EAGE Near Surface Geoscience CY - Torino, Italy DA - 2015-09-06 PY - 2015 AN - OPUS4-34428 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Grohmann, Maria T1 - Old ideas to improve pile integrity testing revisited and optimized T2 - NDT-CE 2015 CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-15 PY - 2015 AN - OPUS4-34385 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vogl, Jochen A1 - Noordmann, J. A1 - Rienitz, O. T1 - Isotope Ratios as a Tool for Environmental Metrology T2 - EMPIR Workshop CY - Turin, Italy DA - 2015-12-01 PY - 2015 AN - OPUS4-35013 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - NDT-CE 2015: International symposium non-nestructive testing in civil engineering N2 - The legend continued: The International Symposium NonDestructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE) had returned to Berlin. The Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) and the Technical University of Berlin (TUB) hosted this prestigious event in the industrial landmark building Peter-Behrens-Halle and the Test Site Technical Safety (TTS) in Horstwalde in September 2015. Almost 300 participants from more than 35 countries gathered to present recent research, exchange knowledge and to lest the newest equipment in NDT-CE. This symposium, held regularly in various locations all over the world, was organized for the third time in Berlin and is by far the largest of its kind. KW - Non-destructive testing KW - Civil engineering KW - Conference PY - 2015 SN - 0934-6554 IS - 3 SP - 53 EP - 54 PB - Deutsche Geophysikalische Gesellschaft CY - Münster AN - OPUS4-35097 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wolf, Julia A1 - Mielentz, Frank A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Embedded ultrasonic transducers for active and passive concrete monitoring N2 - Recently developed new transducers for ultrasonic transmission, which can be embedded right into concrete, are now used for non-destructive permanent monitoring of concrete. They can be installed during construction or thereafter. Large volumes of concrete can be monitored for changes of material properties by a limited number of transducers. The transducer design, the main properties as well as installation procedures are presented. It is shown that compressional waves with a central frequency of 62 kHz are mainly generated around the transducer's axis. The transducer can be used as a transmitter or receiver. Application examples demonstrate that the transducers can be used to monitor concrete conditions parameters (stress, temperature, …) as well as damages in an early state or the detection of acoustic events (e.g., crack opening). Besides application in civil engineering our setups can also be used for model studies in geosciences. KW - Ultrasound KW - Transmission KW - Concrete KW - Damages KW - Cracks KW - Stress KW - Monitoring KW - Acoustic emission KW - Transducers KW - Coda wave interferometry PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-345632 DO - https://doi.org/10.3390/s150509756 SN - 1424-8220 VL - 15 IS - 5 SP - 9756 EP - 9772 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-34563 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grohmann, Maria A1 - Müller, Sabine A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Reverse time migration: Introduction of a new imaging technique for ultrasonic measurements in civil engineering N2 - Ultrasonic echo testing is widely used in non-destructive testing in civil engineering to investigate concrete structures, to measure thickness, and to locate and characterise built-in components or inhomogeneities. Currently, synthetic aperture focusing techniques are mostly used for imaging. These algorithms are highly developed but have some limitations. For example, it is not possible to image the lower boundary of built-in components like tendon ducts or vertical reflectors. We adopted reverse time migration for non-destructive testing in civil engineering in order to improve the imaging of complicated structures in concrete. By using the entire wavefield, including waves reflected more than once, there are fewer limitations compared to synthetic aperture focusing technique algorithms. As a drawback, the required computation is significantly higher than that for the techniques currently used. Simulations for polyamide and concrete structures showed the potential for non-destructive testing. The simulations were followed by experiments at a polyamide specimen. Here, having acquired almost noise-free measurement data to test the algorithm, we were able to determine the shape and size of boreholes with sufficient accuracy. After these successful tests, we performed experiments at a reinforced concrete foundation slab. We obtained information from the data by reverse time migration, which was not accessible by traditional imaging. The imaging of the location and structure of the lower boundary of the concrete foundation slab was improved. Furthermore, vertical reflectors inside the slab were imaged clearly, and more flaws were found. It has been shown that reverse time migration is a step forward in ultrasonic testing in civil engineering. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Ultrasound KW - Imaging KW - Reverse time migration KW - Reflection seismics KW - Concrete PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-345406 SN - 1435-4934 SP - 1 EP - 10 PB - Technische Universität Berlin / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung AN - OPUS4-34540 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Abraham, O. A1 - Mooney, M. T1 - Geophysical methods in civil engineering: Overview and new concepts N2 - Geophysical methods have been used in civil engineering for decades. The main field of application is - to no surprise – in geotechnical projects from site characterization to foundation quality assurance. For more than 25 years, ground penetrating radar (GPR) and seismic methods have found applications in structural engineering. Recently introduced geophysical methods have been adopted to ultrasonic investigations in various fields. They help to improve the quality of structural imaging and to detect small changes in concrete. An overview of the history and current use of geophysics in civil engineering is given. Selected examples of new concepts include advances in wave based imaging, quality assurance for foundations, detecting small changes in concrete as well as moisture and corrosion detection are discussed. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 KW - Nondestructive testing KW - Civil engineering KW - Geophysics PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-344666 UR - https://www.ndt.net/?id=18260 SN - 1435-4934 VL - 20 IS - 11 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34466 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Vogl, Jochen A1 - Rosner, Martin ED - Boschung, D. ED - Bremmer, J.N. T1 - Lead isotope analysis of an ancient voodoo doll KW - Archaeometry KW - Isotopes KW - Lead PY - 2015 SN - 978-3-7705-5725-7 SP - 127 EP - 132, Plates 1-5 PB - Wilhelm Fink GmbH & Co. Verlags-KG CY - Paderborn AN - OPUS4-33034 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Grohmann, Maria T1 - 36 Jahre Talsperre Eibenstock - 36 Jahre Überwachung des Betonzustands durch Ultraschall T2 - 38. Dresdner Wasserbaukolloquium 2015 CY - Dresden, Deutschland DA - 2015-03-05 PY - 2015 AN - OPUS4-32720 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vogl, Jochen T1 - CCQM-P149 - Purity determination of zinc to be used as primary standard for zinc determination T2 - CCQM IAWG Meeting CY - Paris, France DA - 2015-04-16 PY - 2015 AN - OPUS4-33062 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vogl, Jochen T1 - Isotope Dilution Mass Spectrometry - A primary method of measurement and its role for RM certification T2 - Workshop on Matrix Reference Materials for Environmental Analysis CY - Istanbul, Turkey DA - 2015-06-10 PY - 2015 AN - OPUS4-33417 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Recknagel, Sebastian T1 - The role of primary substances in reference material certification T2 - IInd International Scientific Conference "Reference Materials in Measurement and Technology" CY - Ekaterinburg, Russia DA - 2015-09-14 PY - 2015 AN - OPUS4-34206 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Grohmann, Maria ED - Stahlmann, J. T1 - Low-Strain-Pfahlintegritätsprüfung reloaded: Geht nicht doch ein bisschen mehr? N2 - Die beiden in dieser Arbeit dargestellten Beispiele zeigen, dass sich die Low-strain-Pfahlintegritätsprüfung noch über den bisherigen, schon sehr erfolgreichen Stand hinaus entwickeln kann. Der Einsatz von Vibratortechnik und passender mathematischer Methoden bietet das Potential, Prüfungen auch unter bisher nicht lösbaren Randbedingungen durchzuführen. Dazu gehören sehr schlanke Pfähle und Messungen bei hohem Störpegel. Der erhöhte Mess- und Auswerteaufwand ist jedoch im Einzelfall gegenüber dem erzielbaren Erfolg abzugleichen. Apparativ müssen noch Entwicklungsarbeiten geleistet werden, um einen einfachen und zuverlässigen Einsatz in der Praxis zu ermöglichen. Die Messung mit mehreren Sensoren entlang des Pfahls kann schon heute in der Praxis eingesetzt werden. In vielen Fällen lassen sich damit auch Messungen an Pfählen im Bestand durchführen, bei denen die konventionelle Pfahlprüfung aufgrund von überlagernden Signalen aus der aufgehenden Struktur versagt. T2 - Pfahl-Symposium 2015 - Fachseminar CY - Braunschweig, Germany DA - 19.02.2015 KW - Pfahlprüfung KW - Integritätsprüfung KW - Vibrator KW - Mehrkanalmethode KW - Dekonvolution PY - 2015 SN - 3-927610-92-5 N1 - Serientitel: Mitteilung des Instituts für Grundbau und Bodenmechanik - Technische Universität Braunschweig – Series title: Mitteilung des Instituts für Grundbau und Bodenmechanik - Technische Universität Braunschweig IS - 99 SP - 117 EP - 135 PB - TU Braunschweig, Institut für Grundbau und Bodenmechanik AN - OPUS4-32643 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - López, E. A1 - Rengel, R. A1 - Mair, Georg A1 - Isorna, F. ED - Tejera, E.P. ED - Morales, C.A. ED - Marrero, J.L.R. ED - Coello, P.N. ED - Morales, J.C.R. ED - Huerta, M.V.M. ED - Elorri, M.J.L. ED - Acosta, E. A. T1 - Analysis of high-pressure hydrogen and natural gas cylinders explosions through TNT equivalent method T2 - HYCELTEC 2015 - 5th Iberian symposium on hydrogen, fuel cells and advanced batteries CY - Tenerife, Spain DA - 2015-07-05 KW - Hydrogen KW - High-pressure KW - Explosion KW - TNT equivalent KW - Safety-distances PY - 2015 SN - 978-84-606-8621-7 SP - P_35, 302 EP - 308 AN - OPUS4-33154 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg T1 - COMPOSITE GAS CYLINDERS - PROBABILISTIC ANALYSIS OF RC & S CONCERNING MINIMUM BURST PRESSURE (invited speach) T2 - Joint face-to-face meeting of Management Committee, Technical Panel and Advisory Board SUPERGEN project "Integrated safety strategies for onborard H2 storage" CY - University of Ulster, UK DA - 2015-04-16 PY - 2015 AN - OPUS4-33043 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Saul, Herbert A1 - Scherer, Florian T1 - COMPOSITE CYLINDERS - !0 YEARS DETERMINATION OF RETEST PERIODS IN d. - FROM VdTÜV - GUIDELINE 506 to BAM-CAT 2014 T2 - 2nd WORKSHOP on STATISTICAL SAFETY ASSESSMENT of Composite Cylinders from Mass Production CY - BAM Berlin DA - 2015-01-13 PY - 2015 AN - OPUS4-33094 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, Anita A1 - Neitsch, Marcel T1 - Serienfertigung auf dem Prüfstand N2 - Nachprüfung - UN-Verpackungen mit deutscher Zulassung gelten als sicher. Dies bestätigen umfangreiche Versuche der BAM mit Prüfmustern aus der Serienfertigung. Es traten aber auch Probleme auf. KW - Gefahrgut KW - Verpackungen KW - IBC KW - Transport KW - Sicherheit PY - 2015 SN - 0016-5808 VL - 3 SP - 30 EP - 33 PB - Storck CY - Hamburg AN - OPUS4-32892 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Scholz, Irene T1 - COMPOSITE CYLINDERS - DEGRADATION OF SAFETY IN SERVICE T2 - 2nd Workshof on statistical safety assessment of Composite Cylinders from Mass production CY - BAM Berlin DA - 2015-01-13 PY - 2015 AN - OPUS4-33093 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - Scholz, Irene T1 - Assessment of the type of statistical distribution concerning strength properties of composite cylinders N2 - Composite materials show a degradation of properties depending on service life. This creates the necessity to find tailored methods to determine strength and residual strength of composite cylinders. The determination can be done e.g. by load cycles tests. The result needs a statistical assessment for the precise description of strength. Especially the statistical assessment of load cycle strength properties has a high uncertainty. It is unclear if a Log-Normal distribution, a WEIBULL distribution or others, describe the scatter behaviour of residual strength properties correctly. Distribution functions aim at approximating the frequency of occurrence of residual load cycle strength for high survival rates. An assumption has to be found and confirmed to prevent over-estimation of reliability. T2 - ICCM20 - 20th International conference on composite materials CY - Copenhagen, Denmark DA - 19.07.2015 KW - Composite cylinder KW - Load cycle test KW - Statistical assessment KW - Distribution function PY - 2015 SN - 978-1629931999 SP - P-ID 2217-2/Track 4-04, 1-11 AN - OPUS4-33792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - Scholz, Irene T1 - ASSESSMENT OF THE TYPE OF STATISTICAL DISTRIBUTION CONCERNING STRENGTH PROPERTIES OF COMPOSITE ICCM20 T2 - 20th International Conference on Composite Materials ICCM20 CY - Copenhagen DA - 2015-07-19 PY - 2015 AN - OPUS4-33755 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Weber, Mike A1 - Völzke, Holger A1 - Kasparek, Eva Maria ED - Gomes, J.F.Silva ED - Meguid, S.A. T1 - Temperature dependendency of dynamically loaded polyurethane foam N2 - Polyurethane foam used as impact limiter material undergoes high plastic deformations, whereat the resulting stress-strain relations strongly depend on loading speed and temperature. This paper discusses the efforts necessary to develop a reliable numerical foam simulation model focussing on generation and implementation of temperature- dependent yield curves T2 - 6th International Conference on Mechanics and Materials in Design CY - Ponta Delgada, Azores, Portugal DA - 26.07.2015 KW - Impact limiter KW - Polyurethane foam KW - Finite element model KW - Strain rate KW - Temperature dependency PY - 2015 SN - 978-989-98832-3-9 SP - 1043 EP - 1046 PB - INEGI-FEUP AN - OPUS4-38889 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rehmer, Birgit T1 - Nationale und internationale Normungsaktivitäten zur Prüfung keramischer Roh- und Werkstoffe in DIN, ISO und CEN T2 - Sitzung des DKG Fachausschusses 6 "Material und Prozessdiagnostik" CY - Berlin DA - 2015-12-09 PY - 2015 AN - OPUS4-35090 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lucon, E. A1 - Abiko, K. A1 - Lambrecht, M. A1 - Rehmer, Birgit T1 - Tensile properties of commercially pure, high-purity and ultra-high-purity iron: Results of an international round-robin N2 - The room temperature tensile properties of iron with different purity levels (commercially pure, high-purity, and ultra-high-purity) were characterized at different strain rates in the framework of an international Round-Robin involving four laboratories (BAM, IMR-TU, NIST, and SCK•CEN). The test results were collected and analyzed by NIST, and are presented in this Technical Note. Data from all the participating laboratories were found in good agreement, thus allowing a clear assessment of the influence of strain rate and purity level on tensile properties (mechanical resistance and ductility). A clear increase of yield strength and, to a lesser extent, tensile strength was observed for all materials as strain rate increases and purity level decreases. The highest strain rate sensitivity was associated with the highest purity level (ultra-high-purity Fe). Ductility trends were less unequivocal, but typically an increase of elongation at fracture and reduction of area was detected as strain rate and purity level increase. Significant differences in tensile properties were observed between the two investigated types of high-purity Fe, which can be attributed to an influence of the production process in terms of melting environment (atmosphere and crucible), as well as differences in chemical compositions. KW - Commercially pure iron KW - Ductility KW - High-purity iron KW - Purity level KW - Round-Robin KW - Strain rate KW - Tensile strength KW - Ultra-high-purity iron KW - Yield strength KW - Tensile properties KW - Pure iron PY - 2015 DO - https://doi.org/10.6028/NIST.TN.1879 SP - 1 EP - 36 AN - OPUS4-33190 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Said Shabaan Omara, Shereen A1 - Rehim, M.H.A. A1 - Ghoneim, A. A1 - Madkour, Sherif Aly Hassan Aly A1 - Thünemann, Andreas A1 - Turky, G. A1 - Schönhals, Andreas T1 - Structure-property relationships of hyperbranched polymer/kaolinite nanocomposites N2 - Two methods were employed to prepare hyperbranched polyamine ester (HPAE)/kaolinite (Ka) nanocomposites resulting in different morphologies. In the case of the in situ polymerization, diethanolamine is inserted as monomer between the Ka layers and polymerized with methyl acrylate to prepare HPAE/Ka–DEA nanocomposites. For the ex situ method, Ka is modified with dodecylamine and solution-blended with HPAE. The former method leads to an intercalated morphology where the latter approach results in an exfoliated structure, as proofed by SAXS and TEM. A complementary combination of methods like differential scanning calorimetry (DSC), broadband dielectric relaxation (BDS), and specific heat spectroscopy (SHS) was used to investigate both kinds of nanocomposites in detail. Above Tg, the dielectric spectra are dominated by the conductivity contribution while the segmental dynamics is retrieved by SHS. A comparison of the temperature dependencies reveals a decoupling of segmental dynamics and conductivity, which becomes weaker with decreasing fragility. PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b01693 SN - 0024-9297 SN - 1520-5835 VL - 48 IS - 18 SP - 6562 EP - 6573 PB - American Chemical Society CY - Washington, DC AN - OPUS4-34424 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thünemann, Andreas T1 - Advanced Tools in Small-Angle Scattering for Nanotechnology Research T2 - Workshop on Soft Matter and Functional Materials of the HZB Helmholtz-Zentrum Berlin CY - Berlin, Germany DA - 2015-12-03 PY - 2015 AN - OPUS4-35028 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lak, A. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Schilling, M. A1 - Ludwig, F. T1 - Resolving particle size modality in bi-modal iron oxide nanoparticle suspensions N2 - Particle size modality in bi-modal iron oxide suspensions was resolved by exploiting complex ac-susceptibility (ACS), small angle X-ray scattering (SAXS) and photon cross-correlation spectroscopy. To explain dynamic magnetic response of bi-modal suspensions, the Debye model was expanded to a linear superposition form allowing for the contribution of both particle fractions. This modified and adopted model is able to resolve the bi-modal particle size distributions. The SAXS curves of mono- and bi-modal suspensions were fitted well using a Monte Carlo simulation scheme, allowing the detection of bi-modal particle size distributions with high precision. KW - Iron oxide nanoparticle KW - Bi-modal size distribution characterization KW - Complex ac-susceptibility KW - Small angle X-ray scattering KW - Modeling KW - Nanotechnology KW - SAXS KW - Nanoparticles PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.08.050 SN - 0304-8853 VL - 380 SP - 140 EP - 143 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-32563 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lichtenstein, D. A1 - Ebmeyer, J. A1 - Knappe, Patrick A1 - Juling, S. A1 - Böhmert, L. A1 - Selve, S. A1 - Niemann, B. A1 - Braeuning, A. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Lampen, A. T1 - Impact of food components during in vitro digestion of silver nanoparticles on cellular uptake and cytotoxicity in intestinal cells N2 - Because of the rising application of nanoparticles in food and food-related products, we investigated the influence of the digestion process on the toxicity and cellular uptake of silver nanoparticles for intestinal cells. The main food components – carbohydrates, proteins and fatty acids – were implemented in an in vitro digestion process to simulate realistic conditions. Digested and undigested silver nanoparticle suspensions were used for uptake studies in the well-established Caco-2 model. Small-angle X-ray scattering was used to estimate particle core size, size distribution and stability in cell culture medium. Particles proved to be stable and showed radii from 3.6 to 16.0 nm. Undigested particles and particles digested in the presence of food components were comparably taken up by Caco-2 cells, whereas the uptake of particles digested without food components was decreased by 60%. Overall, these findings suggest that in vivo ingested poly (acrylic acid)-coated silver nanoparticles may reach the intestine in a nanoscaled form even if enclosed in a food matrix. While appropriate for studies on the uptake into intestinal cells, the Caco-2 model might be less suited for translocation studies. Moreover, we show that nanoparticle digestion protocols lacking food components may lead to misinterpretation of uptake studies and inconclusive results. KW - Nanoparticle KW - Nanosilver KW - Silver PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1515/hsz-2015-0145 SN - 1431-6730 SN - 1432-0355 SN - 1437-4315 VL - 396 IS - 11 SP - 1255 EP - 1264 PB - De Gruyter CY - Berlin [u.a.] AN - OPUS4-34887 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Löwa, N. A1 - Knappe, Patrick A1 - Wiekhorst, F. A1 - Eberbeck, D. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Trahms, L. T1 - Hydrodynamic and magnetic fractionation of superparamagnetic nanoparticles for magnetic particle imaging N2 - Resovist® originally developed as a clinical liver contrast agent for Magnetic Resonance Imaging exhibits also an outstanding performance as a tracer in Magnetic Particle Imaging (MPI). In order to study the physical mechanism of the high MPI performance of Resovist®, we applied asymmetric flow field–flow fractionation (A4F) and static magnetic fractionation (SMF) to separate Resovist® into a set of fractions with defined size classes. As A4F based on an elution method separates MNP according to their hydrodynamic size, SMF fractionates a particle distribution by its magnetic moment. The obtained fractions of both separation techniques were then magnetically characterized by magnetorelaxometry measurements to extract the corresponding effective magnetic anisotropy and hydrodynamic size distribution parameters. Additionally, the MPI performance of each fraction was assessed using magnetic particle spectroscopy. With both separation techniques fractions (normalized to their iron amount) an MPI signal gain of a factor of two could be obtained, even though the distribution of effective anisotropy and hydrodynamic size were significantly different. Relating these findings to the results from magnetic characterization allows for a better understanding of the underlying mechanisms of MPI performance of Resovist®. This knowledge may help to improve the design of novel MPI tracers and development of separation methods. KW - Superparamagnetic nanoparticles KW - Asymmetric flow field–flow fractionation KW - Magnetic particle spectroscopy KW - Magnetorelaxometry KW - Magnetic separation KW - Magnetic particle imaging KW - Resovist® KW - Nanotechnology KW - SAXS KW - Nanoparticles PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.08.057 SN - 0304-8853 VL - 380 SP - 266 EP - 270 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-32562 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Girod, Matthias A1 - Vogel, Stefanie A1 - Szczerba, Wojciech A1 - Thünemann, Andreas T1 - How temperature determines formation of maghemite nanoparticles N2 - We report on the formation of polymer-stabilized superparamagnetic single-core and multi-core maghemite nanoparticles. The particle formation was carried out by coprecipitation of Fe(II) and Fe(III) sulfate in a continuous aqueous process using a micromixer system. Aggregates containing 50 primary particles with sizes of 2 nm were formed at a reaction temperature of 30 °C. These particles aggregated further with time and were not stable. In contrast, stable single-core particles with a diameter of 7 nm were formed at 80 °C as revealed by small-angle X-ray scattering (SAXS) coupled in-line with the micromixer for particle characterization. X-ray diffraction and TEM confirmed the SAXS results. X-ray absorption near-edge structure spectroscopy (XANES) identified the iron oxide phase as maghemite. KW - Iron Oxide Nanoparticles KW - Micromixer KW - SAXS KW - XANES KW - Carboxydextran KW - Nanotechnology PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.09.057 SN - 0304-8853 VL - 380 SP - 163 EP - 167 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-32564 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Leng, Jing A1 - Thünemann, Andreas A1 - Emmerling, Franziska A1 - Wang, D.-Y. A1 - Schönhals, Andreas T1 - Structure-Property relationships of Nanocomposites based on Epoxy and layered double hydroxides T2 - 79. Jahrestagung der DPG und DPG-Frühjahrstagung CY - Berlin, Germany DA - 2015-03-15 PY - 2015 AN - OPUS4-32889 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thünemann, Andreas T1 - Nanomaterial Characterization - Aspects from Standardization T2 - First BfR-Academy Training School on Nanotechnologies for Risk Assessors CY - BfR Federal Institute for Risk Assessment (Berlin, Germany) DA - 2015-03-02 PY - 2015 AN - OPUS4-32712 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wessig, P. A1 - Budach, D. A1 - Thünemann, Andreas T1 - Dendrimers with oligospiroketal (OSK) building blocks: synthesis and properties N2 - The development of novel dendrimers containing oligospiroketal (OSK) rods as building blocks is described. The linkage between the core unit (CU), branching units (BU), and OSK rods relies on the CuAAC reaction between terminal alkynes and azides. Two different strategies of dendrimer synthesis were investigated and it was found that the convergent approach is clearly superior to the divergent one. SAXS measurements and MD simulations indicate that the obtained dendrimer features a globular structure with very low density. Obviously, the OSK rods stabilize a rather loose mass-fractal structure. KW - Click chemistry KW - Dendrimers KW - Molecular rods KW - Oxygen heterocycles KW - SAXS KW - Small-angle X-ray scattering KW - Nanoparticle KW - Polymer PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1002/chem.201501386 SN - 0947-6539 SN - 1521-3765 VL - 21 IS - 29 SP - 10466 EP - 10471 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-33707 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Löwa, N. A1 - Knappe, Patrick A1 - Wiekhorst, F. A1 - Eberbeck, D. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Trahms, L. T1 - How hydrodynamic fractionation influences MPI performance of resovist N2 - We studied the magnetic resonance imaging liver contrast agent Resovist by a variety of magnetic measurement techniques, in order to understand the physical mechanism of their high magnetic particle imaging (MPI) performance, wirh a focus on the size-dependent contributions of the MPI signal. To this end, we used asymmetric flow field-flow fractionation to separate Resovist into a set of fractions with defined hydrodynamic diameters. The individual fractions were magnetically characterized by static magnetization and magnetorelaxometry measurements to obtain the corresponding effective magnetic anisotropy and effective size distribution parameters. In addition, the MPI performance of each fraction was assessed by magnetic particle spectroscopy. We observed an MPI signal gain of about 100% with respect to their iron amount for the best fraction. Relating these finding to the results from magnetic characterization provides more insight into mechanisms of MPI performance of Resovist. This knowledge may help to improve the design of novel MPI tracers. KW - Nanotechnology KW - Nanoparticles KW - Asymmetric flow field-flow fractionation KW - Magnetic nanoparticles (MNP) KW - Magnetic particle imaging (MPI) KW - Magnetic particle spectroscopy KW - Magnetic separation KW - Magnetorelaxometry (MRX) KW - Resovist PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1109/TMAG.2014.2326833 SN - 0018-9464 SN - 1941-0069 VL - 51 IS - 2 SP - 5300104-1 EP - 5300104-4 PB - Institute of Electrical and Electronics Engineers CY - New York, NY AN - OPUS4-33337 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Leng, Jing A1 - Thünemann, Andreas A1 - Emmerling, Franziska A1 - Wang, D.-Y. A1 - Wurm, Andreas A1 - Schick, C. A1 - Schönhals, Andreas T1 - Structure-Property relationships of Nanocomposites based on polylactide and layered double hydroxides T2 - 79. Jahrestagung der DPG und DPG-Frühjahrstagung CY - Berlin, Germany DA - 2015-03-15 PY - 2015 AN - OPUS4-32890 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kästner, Claudia A1 - Thünemann, Andreas T1 - The Solution Structure of Essential Proteins in the Presence of Ultra-Small Silver Nanoparticles: Fluorescent Nanosilver T2 - SAS 2015 - 16th International Conference on Small Angle Scattering CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-13 PY - 2015 AN - OPUS4-34382 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -