TY - CONF A1 - Holtappels, Kai T1 - Wasserstoff - Energieträger der Zukunft N2 - Im Rahmen des internationalen Wissenschaftsfestivals, der Berlin Science Week 2021, hat die BAM in einem Beitrag das Kompetenzzentrum H2Safety@BAM, dessen Vision und die vier wissenschaftlichen Kompetenzfelder sowie den dort bearbeiteten Themen bzw. Projekten vorgestellt. T2 - Berlin Science Week 2021 CY - Berlin, Germany DA - 01.11.2021 KW - H2Safety@BAM KW - Materialeignung und -kompatibilität KW - Bauteilprüfung, -sicherheit und -zertifizierung KW - Prozess- und Anlagensicherheit KW - Sensorik, Analytik und Referenzmaterialien KW - Sicherheit KW - Vertrauen in Wasserstofftechnologien PY - 2021 AN - OPUS4-55136 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - BOOK A1 - Hahn, Oliver A1 - Oesterle, D. A1 - Bretz, S. A1 - Steger, Simon A1 - Stege, H. A1 - Dietemann, P. A1 - Baumer, U. ED - Hahn, Oliver ED - Oesterle, D. ED - Bretz, S. ED - Doil, Thorsten T1 - Hinter Glas gemalt - Geheimnisse einer Technik - Eine Ausstellung im Museum Penzberg – Sammlung Campendonk im Rahmen des Forschungsprojektes "Hinterglasmalerei als Technik der Klassischen Moderne 1905-1955" N2 - Mit der Bezeichnung Hinterglasmalerei wird allgemein der Begriff der Glasmalerei assoziiert. Auch wenn in beiden Fällen Glas das Trägermaterial ist, bezeichnet Hinterglasmalerei jedoch eine völlig andere Technik. Während bei der Glasmalerei die Farben auf den Bildträger eingebrannt werden, handelt es sich bei der Hinterglasmalerei um eine Kaltmalerei. Selbsttrocknende Farben werden auf die Rückseite der Glastafel aufgetragen, zuweilen wird die Malweise durch aufwendige Veredelungstechniken ergänzt. Mehr und mehr rückt diese Technik, die materialtechnologisch zwischen Tafelmalerei und Glasmalerei zu verorten ist, in den Blickwinkel einer interessierten Öffentlichkeit, wie dies eine zunehmende Anzahl verschiedener Ausstellungen zur Hinterglasmalerei belegen. Die vorliegende Publikation beschäftigt sich in erster Linie mit kunsttechnologischen und materialanalytischen Aspekten der Hinterglasmalerei und ermöglicht tiefe Einblicke in die künstlerische Arbeitsweise und in die Verwendung unterschiedlichster Materialien. T2 - Ausstellung Hinterglasmalerei CY - Penzberg, Germany DA - 19.12.2020 KW - Archäometrie KW - Hinterglasmalerei KW - Kunsttechnologie KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2021 SN - 2567-1251 VL - 2 SP - VII EP - 103 PB - Druckerei G. Bohm CY - Berlin AN - OPUS4-55155 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Das, Chayanika A1 - Kastania, Eleni A1 - Witt, Julia A1 - Özcan Sandikcioglu, Özlem T1 - Corrosion protection properties of poly(4-vinyl pyridine) containing multilayer polymeric coatings on magnesium alloy AZ31 N2 - The aim of this study is to develop polymeric thin films for corrosion protection of magnesium alloy AZ31. As polymer matrix, poly(4-vinyl pyridine) (P4VP) is selected due to its semiconducting properties and protonic conductivity. Polyacrylic acid is tested as crosslinking layers to improve interfacial adhesion. The macroscopic corrosion properties of the multilayer coatings are investigated by means of electrochemical methods, such as linear sweep voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), in corrosive media simulating technical and biomedical applications. It is demonstrated that thin multilayer coatings can suppress the corrosion rates of magnesium alloys. To our best knowledge, this is the first demonstration of the use of P4VP as a conducting polymer film with protonic conductivity for corrosion protection of magnesium alloys. KW - Multilayercoatings KW - AZ31 KW - Corrosion protection KW - Intrinsically conducting polymers KW - Magnesium alloys PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-551799 DO - https://doi.org/10.1002/maco.202112708 SN - 0947-5117 VL - 73 IS - 3 SP - 427 EP - 435 PB - Wiley VHC-Verlag AN - OPUS4-55179 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zvereva, V.V. A1 - Asanov, I.P. A1 - Yusenko, Kirill A1 - Zadesenec, A.V. A1 - Plyusnin, P.E. A1 - Gerasimov, E.Yu. A1 - Maksimovskiy, E.A. A1 - Korenev, S.V. A1 - Asanova, T.I. T1 - Local atomic and electronic structure of Pt‑Os nanoplates and nanofbers derived from the single‑source precursor (NH4)2[Pt0.5Os0.5Cl6] N2 - Abstract Nowadays, Pt-Os binary systems are mainly considered as catalysts and electrocatalysts, but the role of Os in these processes is still poorly understood. The electronic structure of Pt-Os nanosystems remains a few studied as well. Using bimetallic (NH4)2[Pt0.5Os0.5Cl6] as a single-source precursor for preparing Pt-Os nanoalloy through the thermal decomposition in hydrogen and inert atmospheres, the relation of morphology, atomic ordering, and electronic structure of Pt-Os nanoalloy was examined by in situ Quick XAFS, XPS, PXRD, SEM, and HRTEM techniques. Being the only variable parameter, the decomposition atmosphere was found to govern the morphology of the Pt-Os nanoalloy and change the atomic ordering (alloying extent), which involves a change in the electronic structure. In a hydrogen atmosphere, the nanofibers (NFs) (ø ~ 5–6 nm) with the atomic ordering Oscore&Pt-richshell were observed to form; in a nitrogen atmosphere, thin nanoplates (NPLs) (~ 12 nm) with the atomic architecture Os-richcore&Ptrichshell were found out. The depletion in the Os 5d5/2 and Pt 5d5/2,3/2 states was revealed for Pt-Os nanoalloys. This unusual result disagrees with the known d-band theory and indicates that there is a gain of non-d conduction electron counts at one or both sites. Mixed conductivity may exist in such Pt-Os nanoalloy that may be responsible for a manifestation of new physical properties of this binary system . KW - Bimetallic alloy KW - Nanoalloy KW - Synchrotron radiation KW - XAFS KW - Electronic structure KW - Alloy morphology PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1007/s11051-021-05378-z SN - 1388-0764 VL - 24 IS - 1 SP - 1 EP - 23 PB - Springer AN - OPUS4-55347 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jiang, C. A1 - Xie, G. A1 - Wu, Dejian A1 - Yan, T. A1 - Chen, S. A1 - Zhao, P. A1 - Wu, Z. A1 - Li, W. T1 - Experimental investigation on an energy-efficient floor heating system with intelligent control: A case study in Chengdu, China N2 - The space heating system accounts for 20%~50% of building energy consumption, and may lead to energy waste due to unreasonable controls. In this study, an energy-efficient floor heating system with intelligent control was proposed to improve energy efficiency of the system. In order to validate the concept of the proposed intelligent control, an experimental system was designed and constructed in Chengdu, China. Temperature, control cycle and energy consumption were then studied under different control strategies. The result shows that a larger flow rate of supply water will result in a longer control cycle and a lower control frequency, i.e., the average control cycle at 7 L min−1 is 1.7 h during the test day, while it is 1.5 h at 5 L min−1. Moreover, adopting water with a higher temperature and flow rate could achieve a higher efficiency of the system. The energy consumptions in case 1 (5 L min−1, 50 °C), case 2 (5 L min−1, 55 °C), case 5 (7 L min−1, 55 °C) and case 6 (7 L min−1, 60 °C) are 4746 kJ, 3534 kJ, 3093 kJ and 3028 kJ, respectively. Based on the experimental data, the supply water temperature is suggested to set lower than 60 °C considering human comfort. KW - Floor heating KW - Intelligent control KW - Experimental KW - Energy consumption KW - Control strategy PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-550522 DO - https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101094 SN - 2214-157X VL - 26 SP - 1 EP - 14 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-55052 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Song, Z. A1 - He, T. A1 - Li, M. A1 - Wu, Dejian A1 - You, F. T1 - Self-sustaining smoldering as a novel disposal approach for food waste with high moisture content N2 - This work aims to explore the self-sustaining smoldering treatment (SSST) for the destruction of food waste. The food waste used in this work mainly consists of cereal, vegetable, and meat. To examine the processing procedures and parameters, three experimental groups (raw food waste, food-waste paste and food-waste paste blended with anthracite) and five variables (moisture content, sand size, sand-to-food waste ratio, air flow and food waste-to-coal ratio) were extensively investigated. Results show that raw food waste with 40% moisture content can be disposed by SSST with the mass destruction ratio over 90%. However, the robustness of SSST for raw food waste is constrained by the heterogeneous issue due to a variety of components and sizes of food waste. This issue is addressed through stir pre-processing of raw food waste as food-waste paste. The robustness of SSST for food waste is significantly further enhanced only if a slight mass fraction of anthracite (<20% of raw food waste) is supplemented. This provides an alternative solution for employing SSST for raw food waste with very high moisture content. KW - Food waste KW - Waste disposal KW - Smoldering combustion KW - Self-sustaining propagation PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.107144 SN - 0078-3820 VL - 228 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-55053 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Xie, Y. A1 - Lv, N. A1 - Wang, X. A1 - Wu, Dejian A1 - Wang, S. T1 - Thermal and fire characteristics of hydrogen jet flames in the tunnel at longitudinal ventilation strategies N2 - Hydrogen leakage of vehicles in the tunnel is a great threat to the safety operation of the tunnel and longitudinal ventilation strategies have always been utilized to control the fire and smoke movement of rail transit, electric and fossil-fueled vehicles in the engineering field. It is in doubt whether the longitudinal ventilation strategy could still help to reduce the jet fire hazard of transportation with H2 power in the tunnel, considering the rapid development of the hydrogen energy. In present work, a numerical research on effects of longitudinal ventilation strategies on hydrogen jet flames in the tunnel is conducted. The results illustrate that longitudinal ventilation could affect the flame characteristics of jet flames greatly in the tunnel. The critical ventilation velocity increases firstly with the increase of hydrogen leakage rates and then changes little after a critical value. The predicted theoretical model of pool fires could well predict the critical ventilation velocity for hydrogen jet fires. With the increase of longitudinal ventilation velocity, maximum ceiling temperatures are decreased greatly. According to the heat releases, jet speeds and ventilation velocities, three kinds of flame bending characteristics of hydrogen jet fire could be observed due to different effects of the inertial force. At last, the stable thermal stratification could also be destroyed by large ventilation velocities but the corresponding ventilation velocity is far larger than the critical ventilation one. With the increase of longitudinal ventilation velocities, the height of thermal layer is reduced firstly and then maintained at a constant value. KW - Hydrogen leakage KW - Tunnel KW - Jet flame KW - Longitudinal ventilation PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121659 SN - 0016-2361 VL - 306 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-55054 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wang, S. A1 - Cai, Y. A1 - Guo, H. A1 - Wu, Dejian A1 - Xie, Y. T1 - Effect of fuel concentration, inert gas dilutions, inert gas–water mist twin fluid medium dilutions, and end boundary condition on overpressure transients of premixed fuel vapor explosion N2 - A series of experiments were conducted in a 10L closed and vented tube with L/D = 10.0, and effects of initial fuel volume concentration, inert gas dilutions (diluted by N2 and CO2), inert gas–water mist twin fluid medium dilutions (diluted by N2-H2O twin fluid medium, CO2-H2O twin fluid medium) and end boundary conditions on overpressure transients of hydrocarbon fuel–air mixtures explosion were revealed. Results show that the overpressure-time profiles consistent with the dynamic evolution law of ‘approximately zero-1st overpressure rising stage-2nd overpressure rising stage-descending stage’, and ‘rate of overpressure rise-time’ curves exhibit the characteristics of multi-stages and multi-peaks, such as (dp/dt)(1,max), (dp/dt)(1,min), (dp/dt)(2,max) and (dp/dt)(2,min). Specifically, as the fuel volume concentration increased, both the maximum overpressures (pmax), and the maximum rates of overpressure rise ((dp/dt)(1,max) and (dp/dt)(2,max)) show a variation trend of increasing firstly and then decreasing, while the corresponding times (tmax, θ(1,max) , θ(2,max)) show a total different variation trend. Moreover, when YCH is lower than 1.88%, the value of (dp/dt)(1,max) is greater than (dp/dt)(2,max), while the value of (dp/dt)(1,max) was less than (dp/dt)(2,max), and when YCH was higher than 1.88%. The addition of N2 and CO2 can obviously inhibit the explosion intensity of hydrocarbon fuel, and the inhibition effect of CO2 is better than that of N2. Due to the synergy inhibition effect of the inert gas and ultrafine water mist, all the values of pmax, (dp/dt)(1,max) and (dp/dt)(2,max) diluted by inert gas-ultrafine water mist twin fluid medium were smaller than those diluted by sole inert gases. In addition, there are significant differences in the overpressure-time and the rate of overpressure rise-time profiles between closed and end venting explosions. The values of maximum overpressure and the rates of overpressure rise of the closed explosion were higher than those of the venting explosion, but the minimum rate of overpressure rise is a smaller one. KW - Premixed fuel vapour KW - Overpressure transients KW - Inert gas KW - Diluent additions KW - Twin fluid medium KW - Venting boundary condition PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122083 SN - 0016-2361 VL - 309 SP - 1 EP - 16 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-55055 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Huang, P. A1 - Ye, S. A1 - Qin, L. A1 - Huang, Y. A1 - Yang, J. A1 - Yu, L. A1 - Wu, Dejian T1 - Experimental study on the maximum excess ceiling gas temperature generated by horizontal cable tray fires in urban utility tunnels N2 - Safety concerns on cable tray fires in urban utility tunnels, which may further trigger huge casualties, ceiling structure damages, power failures and other domino effects, attract increasing attention in recent years. Determining the maximum excess ceiling gas temperature (MECT) induced by cable tray fires in urban utility tunnels is crucial to evaluate the fire risks. A series of one-layer horizontal cable tray fire experiments to explore the MECT were carried out in a large-scale utility tunnel without mechanical ventilations. The number of cables on the tray was varied from 8 to 18 in the experiments. The experimental results showed that the cable tray fire burning could be divided into three distinct stages, including ignition, self-sustaining and decaying stages. In the self-sustaining combustion stage, the cable tray was found to burn relatively steady. The mean MECT was also investigated since it represents one of the main characteristics of the cable tray fire. By redefining two parameters (the heat release rate and the effective ceiling height) in three classical MECT models proposed originally based on pool-fire, these three models could be extended to be able to predict the mean MECT generated from the cable tray fire (solid combustible) within 20% deviations. Consequently, two novel models were respectively proposed to predict the mean MECT at the self-sustaining burning period and the instantaneous MECT of one-layer horizontal cable tray fire in utility tunnel, which would be useful in the field of fire protection engineering. KW - Urban utility tunnel KW - Cable tray fire KW - MECT KW - Heat release rate KW - Tunnel fire PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2021.107341 SN - 1290-0729 VL - 172, Part B SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier Masson SAS AN - OPUS4-55056 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Engelking, Lorenz A1 - Eissel, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Treutler, K. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wesling, V. T1 - Untersuchungsmethoden beim Fräsen additiv gefertigter schwer spanbarer Co Cr Legierungen N2 - Für den Anlagenbau werden hochbelastete Komponenten aus Co-Cr-Legierungen hergestellt. Dabei ist die Zerspanung so herausfordernd, dass additive Fertigungsschritte oft wirtschaftlicher sind. Diese bedingen aber vorwiegende heterogene, anisotrope Gefüge und Eigenschaften und bei nachfolgender Fräsbearbeitung unstetige Zerspankräfte und instabile Spanvorgänge. Hierbei können hybride Zerspanprozesse helfen, hohe Belastungen für Werkzeug und Werkstückoberfläche zu minimieren. Diesbezügliche Charakterisierungen erfordern speziell adaptierte Zerspanungsanalysen. Anhand eines Anwendungsbeispiels, bei dem eine Modifikation der Ausgangslegierung mit 1 % Hf erfolgte, wird die Wechselwirkung zwischen Gefügemorphologie und Fräsprozess dargestellt, der konventionelle mit einem hybriden ultraschallunterstützten Fräsprozess verglichen und die Charakterisierung des Werkzeugverschleißes anhand zweier verschiedener Fräser betrachtet. Analysen auftretender Prozesskräfte mittels Piezo-Mehrkomponenten-Dynamometer, der Werkzeugoszillation mittels Laser-Vibrometer und zusätzliche In-situ-Temperaturmessungen der Werkzeugschneiden mittels Highspeed-Pyrometer bilden den Kern der neuen Zerspanungsprüftechik. Die vorgestellten Untersuchungsmethoden bilden die Vorgänge bei der Zerspanung additiv gefertigter Werkstoffe detailliert und reproduzierbar ab. Sowohl Legierungsmodifikation als auch hybride Prozessbedingungen lassen gezielte Einflüsse zur deutlichen Verbesserung der Zerspanungssituation zu. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2021 CY - Online meeting DA - 02.12.2021 KW - Legierungsmodifikation KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Plasma-Pulver-Auftragschweißen KW - Additive Fertigung KW - Co-Cr-Legierung PY - 2021 AN - OPUS4-54903 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, U. A1 - Deresch, A. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. T1 - Schnelle Messung und tomographische Rekonstruktion von Brennflecken < 5 μm durch Aufnahmen strukturierter Prüfkörper N2 - Im Europäischen EMPIR-Projekt „NanoXSpot“ (Measurement of the focal spot size of Xray tubes with spot sizes down to 100 nm) werden neue Messmethoden für Brennflecke von Röntgenröhren entwickelt. Teil des Projektes ist die Entwicklung eines zur Lochkameramethode äquivalenten Messverfahrens für kleine Brennflecke. ASTM E 1165-20, Annex A, beschreibt die Bestimmung von Brennfleckgrößen aus Kantenprofilen von Lochaufnahmen für Röntgenröhren mit Brennflecken > 50 μm. Es wurde bereits vorgeschlagen über die Analyse der richtungsabhängigen Kantenunschärfe einer Lochblende und anschließender CT-Rekonstruktion die Intensitätsverteilung des Brennflecks äquivalent zur Lochkameraaufnahme zu berechnen. Die Lochkameramethode, wie in EN 12543-2 und ASTM E 1165-20 beschrieben, ist im unteren Größenbereich für Mikrofokusröhren nicht geeignet, da Pinholes < 10 μm schwer zu fertigen sind und lange Belichtungszeiten erwartet werden. Mit Hilfe exakt gefertigter Lochblenden sowie strukturierter Targets mit konvergierenden Strukturen wird der Bereich mit der Single-Shot-CT-Methode auf die Messung von Mikrofokusröhren, alternativ zur Vermessung von Kanten oder Strichgruppenkörpern, erweitert. Die rekonstruierten Brennfleckformen werden mit Kantenund Lochkameraaufnahmen quantitativ verglichen, um die Messgenauigkeit zu bewerten. Außerdem werden CNR und Messzeit bestimmt, um die Wirtschaftlichkeit der Verfahren zu bewerten. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Prüfkörper KW - Rekonstruktion PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-561846 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-56184 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Andresen, Elina A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Würth, Christian A1 - Prinz, Carsten T1 - Optical Stability Studies of Hexagonal Upconverting Nanocrystals and Development of Monitoring Tools N2 - We demonstrate the potential of time-resolved luminesence spectroscopy for the straightforward assessment and in situ monitoring of the stabilty of UCNPs. Different analytical methods were used to assess the dissolution behaviour of UCNPs in varuous media. Potentiometric and optical data were correlated to develop a new non-invasive monitoring tool for particle dissolution T2 - UPCONline CY - Online meeting DA - 06.04.2021 KW - Dissolution KW - Nanomaterial KW - Upconversion nanoparticle KW - Lanthanide KW - Photoluminescence PY - 2021 AN - OPUS4-56230 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Andresen, Elina A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Würth, Christian A1 - Prinz, Carsten T1 - Assessing dissolution of upconverting nanoparticles by TEM, EDXS, potentiometry and fluorometry N2 - Inorganic lanthanide-doped upconversion nanoparticles (UCNP) constitute an emerging class of near-infrared (NIR)-excitable luminescent reporters for bioimaging, fluorescence assays, sensors in bioanalysis, and optical thermometry as well as phosphors for photovoltaic and security applications.1 However, the use of UCNPs in bioimaging and cellular studies requires biocompatible particles. One possible cause of UCNP toxicity is the release of potentially harmful fluoride fluoride and lanthanide ions as revealed by dilution studies in aqueous environments, particularly under high dilution conditions.2-5 To address this issue, suitable surface coatings preventing such effects in combination with fast screening methods suited for online in situ analysis are desired. Here we present a systematic study of differently sized β-NaYF4:Yb,Er nanocrystals stabilized with different surface coatings and different hydrophilic ligands varying in binding strength to the surface atoms in various aqueous environments at different temperatures. T2 - E-MRS Fall Meeting 2021 CY - Online meeting DA - 20.09.2021 KW - Dissolution KW - Nanomaterial KW - Upconversion nanoparticle KW - Lanthanide KW - Photoluminescence PY - 2021 AN - OPUS4-56231 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnur, C. A1 - Moll, J. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schütze, A. A1 - Schneider, T. T1 - Explainable machine learning for damage detection - In carbon fiber composite plates under varying temperature conditions N2 - Understanding on how a machine learning model interprets data is a crucial step to verify its reliability and avoid overfitting. While the focus of the scientific community is nowadays orientated towards deep learning approaches, which are considered as black box approaches, this work presents a toolbox that is based on complementary methods of feature extraction and selection, where the classification decisions of the model are transparent and can be physically interpreted. On the example of guided wave benchmark data from the open guided waves platform, where delamination defects were simulated at multiple positions on a carbon fiber reinforced plastic plate under varying temperature conditions, the authors could identify suitable frequencies for further investigations and experiments. Furthermore, the authors presented a realistic validation scenario which ensures that the machine learning model learns global damage characteristics rather than position specific characteristics. T2 - 48th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Online meeting DA - 28.07.2021 KW - Explainable machine learning KW - Guided waves KW - Damage detection KW - Structural health monitoring KW - Composite structures PY - 2021 SN - 978-0-7918-8552-9 DO - https://doi.org/10.1115/QNDE2021-75215 SP - 1 EP - 6 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, NY AN - OPUS4-54219 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rockland, Ulrike T1 - EPREL – eine Herausforderung? N2 - Der Vortrag fasst den derzeitigen Entwicklungsstand der europäischen Produktdatenbank EPREL für energieverbrauchsrelevante Produkte mit Fokus auf Leuchtmitteln zusammen. T2 - Mitgliederversammlung des Arbeitgeberverbands Leuchten- und Zubehör-Industrie (VLZ) CY - Online meeting DA - 15.09.2021 KW - EPREL-Produktdatenbank KW - EU-Energielabel KW - Energieverbrauchskennzeichnung PY - 2021 AN - OPUS4-54803 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nehrig, Marko A1 - Scheidemann, Robert A1 - Wille, Frank A1 - Ballheimer, Viktor T1 - Investigation of the internal impact during a 9 m drop test of an accident-safe waste package N2 - The safety assessment of packages for the transport of radioactive material follows the IAEA regulations and guidance. The specified regulatory tests cover severe accidents and demonstrate the package containment system integrity. Special attention must be drawn to the behaviour of the content which could move inside the package due to unpreventable gaps caused by the loading procedure and the structure of the content. A possible internal impact of the content which occurs during the drop tests onto the lid system is investigated. The IAEA regulations SSR-6 and the Guidance SSG-26, revised recently, consider input from Germany and France related to the significance of internal gaps. In the context of a waste package design assessment, a model was equipped with a representative content to conduct a drop test with an internal impact. The weight and kinetic impact of this content covered all possible real contents. The objective of the test was to maximize the load onto the lid system and to prove the mechanical integrity by complying with the required leak tightness. The test was conducted conservatively at a package temperature lower than -40 °C at the BAM Test Site Technical Safety. This paper gives an overview of efforts to address internal gaps and their consequences, and the BAM efforts with the implementation of this topic into IAEA regulations and guidance material. The paper then focuses on the conduction of a drop test and investigation of internal component impact. T2 - ASME 2021 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2021) CY - Online meeting DA - 13.07.2021 KW - Internal gaps KW - Drop test KW - IAEA PY - 2021 SN - 978-0-7918-8535-2 DO - https://doi.org/10.1115/PVP2021-60996 SP - 1 EP - 6 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, NY, USA AN - OPUS4-54742 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nehrig, Marko A1 - Scheidemann, Robert A1 - Wille, Frank A1 - Ballheimer, Viktor T1 - Investigation of the internal impact during a 9 m drop test of an accident-safe waste package N2 - The safety assessment of packages for the transport of radioactive material follows the IAEA regulations and guidance. The specified regulatory tests cover severe accidents and demonstrate the package containment system integrity. Special attention must be drawn to the behaviour of the content which could move inside the package due to unpreventable gaps caused by the loading procedure and the structure of the content. A possible internal impact of the content which occurs during the drop tests onto the lid system is investigated. The IAEA regulations SSR-6 and the Guidance SSG-26, revised recently, consider input from Germany and France related to the significance of internal gaps. In the context of a waste package design assessment, a model was equipped with a representative content to conduct a drop test with an internal impact. The weight and kinetic impact of this content covered all possible real contents. The objective of the test was to maximize the load onto the lid system and to prove the mechanical integrity by complying with the required leak tightness. The test was conducted conservatively at a package temperature lower than -40 °C at the BAM Test Site Technical Safety. This paper gives an overview of efforts to address internal gaps and their consequences, and the BAM efforts with the implementation of this topic into IAEA regulations and guidance material. The paper then focuses on the conduction of a drop test and investigation of internal component impact. T2 - ASME 2021 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2021) CY - Online meeting DA - 13.07.2021 KW - Drop test KW - Internal gaps KW - IAEA PY - 2021 AN - OPUS4-54744 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Werner, D. A1 - Maier, Bärbel A1 - Wilsch, Gerd T1 - Schadenskategoriespezifische Bewertung von AKR-Prüfverfahren T1 - Evaluation of ASR testing methods in relation to specific damage categories N2 - Ausgehend von den verstärkt auftretenden AKR-Schäden an den vor 2005 hergestellten BAB-Abschnitten verfolgte das Forschungsvorhaben zwei Ziele. So sollte einerseits die Ursache für die mit der AKR-Schadensentwicklung einhergehende Dunkelfärbung der Oberfläche der Betonfahrbahndecke im Fugenbereich ermittelt werden. Andererseits galt es, ausgehend von der Zustands- und Schadenserfassung das AKR-Restschädigungspotenzial der Prüfkörper aus je drei ein- und zweischichtig ausgeführten, unterschiedlich stark AKR-geschädigten BAB-Abschnitten vergleichend zu bewerten. Folgende Ergebnisse wurden u. a. erzielt: 1. Dunkelfärbung Experimenteller Nachweis mit kombinierter insitu- Feuchtemessung mit Radar (integral) und NMR (tiefenaufgelöst), dass Dunkelfärbung der Oberfläche der Betonfahrbahndecke im Fugenbereich auf eine erhöhte Durchfeuchtung der Betonrandzone zurückzuführen ist; erfolgreiche Validierung der ZfP-Ergebnisse mit Darr-Wäge-Versuch. 2. Zustand beprobter BAB-Abschnitte und schadenskategoriespezifische Bewertung der AKR-Prüfverfahren: • Auffinden von Horizontalrissen im Bereich der Querscheinfuge bei allen AKR-geschädigten BAB-Abschnitten, • Ermittlung mittlerer Eindringtiefen bei Natrium von maximal 20 bis 45 mm und bei Chlorid von maximal 15 bis 60 mm im Entnahmezustand; keine Korrelation mit der AKR-Schadenskategorie des jeweiligen BAB-Abschnitts, • Nachweis gleichzeitig auftretender SEB bei allen AKR-geschädigten BAB-Abschnitten im Entnahmezustand, • keine signifikante Verminderung der Spaltzugfestigkeit durch die verstärkte AKR am Plattenrand, • Ermittlung eines erhöhten AKR-Restschädigungspotenzials bei vier der sechs beprobten BAB-Abschnitte primär mittels AKR-erformanceprüfungen, • Ermittlung höherer Dehnungen bei Performanceprüfungen aus Ober- und Unterbeton bestehenden Halbschalen, als an separat aus Ober- und Unterbeton gewonnenen Prismen, • Unauffälliges Verhalten nahezu aller bei der Performanceprüfung auffälligen Bestandsbetone im 40°C- und 60°C-Betonversuch; vermutete Ursache: mit LIBS nachgewiesene hohe und tiefreichende Auslaugung der Alkalien. N2 - Our research project had two aims in addressing the increased occurrence of ASR damage on German motorway sections built before 2005: firstly, to establish the cause of the darker discolouration around the joints of concrete road surface that occurs in conjunction with ASR damage. Secondly, based on the status and damage report, it aimed to comparatively evaluate the residual ASR damage potential of test samples from three federal motorway sections of one-layer and three of twolayer pavement, showing different levels of ASR damage. We obtained the following results (among others): 1. Dark discolouration Experimental evidence using non-destructive testing methods showing that dark discolouration of concrete road surfaces near joints is due to increased moisture in the concrete boundary zone: NDT findings successfully validated by weighing and drying test. 2. Condition of sampled motorway sections and evaluation of ASR test methods used: • discovery of horizontal cracks located near transverse contraction joint in all motorway sections with ASR damage, • determination of maximum mean penetration depth of sodium from 20 to 45 mm and of chloride from 15 to 60 mm in sample as extracted; no correlation with the ASR damage category of the relevant motorway section, • evidence of simultaneous occurrence of DEF on all ASR-damaged motorway sections in sample as extracted, • no significant reduction of splitting tensile strength due to increased ASR at slab edge, • increased ASR residual damage potential found on four of the six motorway sections tested primarily with ASR performance tests, • increased expansion found during performance tests on half shells consisting of upper and lower concrete compared to prisms taken separately from upper and lower concrete, • 40°C and 60°C concrete prism tests revealed no noticeable reactions in almost all existing concrete types that showed irregularities in the performance test. Suggested cause: high and deep levels of alkali leaching determined by LIBS. KW - NMR-Relaxometrie KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Betonfahrbahndecke KW - AKR-Betonversuche KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Radar PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:opus-bast-24661 UR - https://bast.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2466 SN - 978-3-95606-543-9 SN - 0943-9323 VL - S 145 SP - 1 EP - 60 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54748 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Harrer, Andrea T1 - Energieverbrauchskennzeichnung für Lichtquellen die neuen Regeln und ihre Auswirkungen auf die Leuchtenindustrie N2 - Seit dem 1. September 2021 gelten zwei neue europäische Verordnungen für Lichtquellen, welche deren umweltgerechte Gestaltung und ihre Energieverbrauchkennzeichnung regeln. In diesem Vortrag werden die neuen Anforderungen und ihre Auswirkungen auf die Leuchtenindustrie erläutert. T2 - Mitgliederversammlung des Arbeitgeberverbands Leuchten- und Zubehör-Industrie (VLZ) e.V. CY - Online meeting DA - 15.09.2021 KW - Ökodesign KW - Energieverbrauchskennzeichnung KW - Beleuchtung PY - 2021 AN - OPUS4-54723 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, T. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Sigmund, S. A1 - Hünger, K.-J. A1 - Kositz, M. T1 - Analyse des gefügeabhängigen Löslichkeitsverhaltens potenziell AKR-empfindlicher Gesteinskörnungen T1 - Analysis of the microstructure depending solubility behavior of potential ASR sensitive aggregates N2 - Das gefügeabhängige Löslichkeitsverhalten wurde an folgenden vier Gesteinskörnungen unterschiedlicher Alkaliempfindlichkeitsklassen untersucht: • GK1 (EIII-S): quarzreicher Kies • GK2 (EIII-S): Grauwacke (Splitt) • GK3 (EI-S): Quarz-Feldspat-Porphyr (Splitt) • GK4 (EI-S): sandsteinreicher Kies DiePorenstrukturanalyse erfolgte sowohl an Einzelkörnern mittels vergleichender 3D-CT und BET- Untersuchungen als auch an Korngemengen der einzelnen Kornfraktionen (außer Fraktion 16/22 mm) über die Wasseraufnahme und mit BET. Für die Visualisierung und Quantifizierung der von außen zugänglichen Oberflächenanteile der Einzelkörner wurde ein Softwaretool entwickelt, erprobt und erfolgreich angewandt. Es gelang so u.a. den Nachweis zu erbringen, dass die gebrochenen Einzelkörner der Grauwacke und des Rhyoliths einen deutlich geringeren von außen zugänglichen Oberflächenanteil als die gleichartigen Gesteinskörner aus dem Kies besitzen. Aufgrund der limitierten Ortsauflösung der 3D-CT von 11 bis 16,5 μm wurde mit BET eine um drei Zehnerpotenzen höhere spezifische Oberfläche ermittelt. Zu den Porositätsuntersuchungen an den Korngemengen sei angemerkt, dass zum Teil gegenläufige Trends zwischen offener Porosität und spezifischer Oberfläche festgestellt wurden. Dieses ist beim Bezug des bei den Löseversuchen in 0,1 M KOH mit definierter NaCl-Zugabe aus der Gesteinskörnung gelösten SiO2 und Al2O3 von zentraler Bedeutung. Bei den Löseversuchen an den fraktionsspezifischen Korngemengen selbst zeigte sich, dass die stufenweise Erhöhung des NaCl-Gehalts von 0 auf 10 M.-% im Eluat eine erhöhte SiO2-Löslichkeit und eine verminderte Auslaugung von Al2O3 zur Folge hat. Auffallend war hierbei, dass die Al2O3-Löslichkeit bei GK4 ohne und mit geringer NaCl-Zugabe die mit Abstand höchsten Werte annimmt. Bei den zusätzlich durchgeführten Löseversuchen an den tomografierten Einzelkörnern in 1 M KOH-Lösung mit Zugabe von 1 M.-% NaCl zeigte sich, dass nur vereinzelt bei den untersuchten Gesteinsarten eine Korrelation zwischen dem SiO2- bzw. Al2O3-Gehalt im Eluat und der absoluten BET-Oberfläche nachweisbar ist. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass neben der Oberfläche weitere Parameter (z.B. die mineralogische Zusammensetzung der Einzelkörner) das Löseverhalten maßgebend beeinflussen. Bei den parallel zu den Löseversuchen durchgeführten Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 zeigte sich, dass die Alkaliempfindlichkeit der GK4 bei beiden Betonversuchen mit Alkalizufuhr unterschiedlich zu bewerten ist. So ist unabhängig von der vorgegebenen pessimalen Betonrezeptur des Fahrbahndeckenbetons ausschließlich bei der Klimawechsellagerung die GK4 als alkaliempfindlich einzustufen. Allerdings konnte der Befund der stark ausgeprägten AKR bei der GK4 mit der Dünnschliffmikroskopie nicht bestätigt werden. Analoges gilt für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von GK2 mit den Betonversuchen nach der Alkalirichtlichtlinie des DAfStb. So ist auch hier die GK2 nicht im 60 °C-Betonversuch sondern ausschließlich im 40 °C-Betonversuch als alkaliempfindlich einzustufen. Dienach den verschiedenartigen Betonversuchen durchgeführten LIBS-Analysen am Vertikalschnitt der Prüfkörper zeigen, dass im Kernbereich nach dem 60 °C-Betonversuch mit 10 %iger NaCl-Lösung und nach der Klimawechsellagerung mit NaCl-Beaufschlagung annähernd gleich hohe Natrium- und Chloridgehalte vorgefunden werden. Wider Erwarten treten an den beaufschlagten Prüfflächen Abreicherungen von Natrium und Anreicherungen von Chlorid auf. Im 40°C- und 60 °C-Betonversuch wurde das Natrium bis in eine maximale Tiefe von ca. 30 mm bzw. 20 mm ausgelaugt. Die aufbauenden korrelativen Betrachtungen zwischen den Ergebnissen des 60°C Betonversuchs mit Alkalizufuhr und der Löseversuche an den fraktionsspezifischen Korngemengen in 1 M KOH-Lösung mit definierter NaCl-Zugabe sind durchaus vielversprechend. So zeigt sich beispielsweise beim Waschbeton, dass der fraktionsspezifisch gewichtete SiO2-Überschuss im Eluat nach 56 Tagen mit Zugabe von 0,5 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche zur gleichen Einstufung der vier betrachteten Gesteinskörnungen wie bei den Dehnungen im 60 °C-Betonversuch mit 3 %-iger NaCl-Lösung führt. Außerdem korrelieren die im 60 °C-Betonversuch mit 10 %-iger NaCl-Lösung ermittelten Dehnungen mit dem gewichteten SiO2-Überschuss im Eluat bei Zugabe von 2 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche. Ausschließlich bei den Betonversuchen nach der Alkali-Richtlinie erwies sich der Bezug des im Eluat ermittelten SiO2-Überschusses auf die BET-Oberfläche als zielführend. Aufgrund des Potenzials der Löseversuche mit NaCl-Zugabe für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung im Fahrbahndeckenbeton wird empfohlen, die vergleichenden Untersuchungen zwischen den Löseversuchen an Korngemischen der einzelnen Fraktionen und den Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 mit einer möglichst hohen Anzahl an Gesteinskörnungen und einem präzisierten Untersuchungsumfang fortzuführen. N2 - The following four aggregates (GK) of varying grades of alkali sensitivity were examined for their microstructure-dependent solubility behavior: • GK1 (EIII-S) gravel with high quarz content • GK2 (EIII-S) greywacke (crushed stone) • GK3 (EI-S) quarz-feldspar-porphyry (crushed stone) • GK4 (EI-S) gravel with high sandstone content Pore structure analysis was carried out both on single grains using comparative 3D-CT and BET tests, and on grain samples of individual grain fractions (excluding the 16/22 mm fraction) using water absorption and BET. A software tool for visualizing and quantifying the externally accessible surfaces of single grains was developed, tested and successfully applied. This enabled us, among other things, to prove that single broken grains of greywacke and rhyolite have a much smaller externally accessible surface than grains of gravel of the same aggregate fraction. Due to the 3D-CT’s limited spatial resolution of 11 to 16.5 μm, BET was used to determine a two to three powers of ten higher specific surface. In relation to the porosity tests of the grain samples, it should be noted that in some cases, counterdirectional trends between open porosity and specific surface were determined. This is of central importance in relation to the SiO2 and Al2O3 dissolved from the aggregate in the solubility tests in 1 M KOH with defined addition of NaCl. The solubility tests on the grain samples of specific fractions showed that the gradual increase of the NaCl content in the eluate from 0 to 10 M.-% resulted in increased SiO2 solubility and reduced leaching of Al2O3. It was striking in this context that the solubility of Al2O3 in GK4 with no or little addition of NaCl gives by far the highest values. The additional solubility tests carried out on single grains, that were previously subjected to CT testing, in 1 M KOH solution with 1 M.-% added NaCl showed that in the types of aggregate examined, a correlation between the SiO2 and Al2O3 in eluate and the absolute BET surface is only occasionally demonstrable. This is probably due to the fact that solubility behavior is decisively influenced by other parameters in addition to the surface (e.g. by the mineralogical composition of individual grains). The concrete tests according to ARS 04/2013 carried out parallel to the solubility tests showed that GK4’s alkali sensitivity in both concrete tests with added alkali must be evaluated differently. For example, independent of the prescribed pessimal road surface concrete formula, GK4 can only be classified as alkali sensitive under cyclic storage. However petrographic microscopy could not confirm the findings of very marked ASR in GK4. The same applies to the evaluation of alkali sensitivity in GK2 with the concrete tests according to the German Committee for Structural Concrete (DAfStb)’s Alkali Guidelines. In this case too, GK2 should not be classified as alkali sensitive in 60 °C concrete testing, but only in 40 °C concrete testing. The LIBS analyses carried out on the vertical cross-section of the test specimens after the various concrete tests showed that almost equally high sodium and chloride levels were found in the core area after the 60 °C concrete prism test with 10 % NaCl solution and after cyclic storage with NaCl application. Contrary to expectations, the surfaces of samples after NaCl application showed a decrease in sodium and an increase in chloride. In the 40°C and 60°C concrete prism tests, sodium was depleted up to a maximum depth of approx. 30 mm and 20 mm respectively. Subsequent correlative observations between the findings of the 60°C concrete prism test with alkali application, and the solubility tests on the samples of specific grain fractions in 1 M KOH solution with defined NaCl addition, are very promising. In the case of exposed aggregate concrete, for example, the fraction-specific weighted excess SiO2 to in the eluate after 56 days with added 0.5 M.-% NaCl unrelated to the BET surface results in the same classification of the four aggregates examined as the expansions in the 60 °C concrete prism test with 3% NaCl solution. In addition, the expansions found in the 60 °C concrete prism test with 10% NaCl solution correlated with the weighted excess SiO2 in eluate with added 2 M.-% NaCl without relation to the BET surface. Only in the case of the concrete test in accordance with the Alkali Guidelines did the relationship of the excess SiO2 in the eluate to the BET surface prove to be productive. Due to the potential of the solubility test with added NaCl for the evaluation of alkali sensitivity of aggregates in road surface concrete, we recommend continuing with comparative tests between solubility tests of grain samples of the various fractions and the concrete tests in accordance with ARS O4/13 with the greatest possible number of aggregates and a precisely defined investigation scope. KW - LIBS KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Gesteinskörnung KW - Alkaliempfindlichkeit KW - 3D-CT KW - Tausalzeintrag PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25832 UR - https://bast.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2583 SN - 978-3-95606-648-1 SN - 0943-9323 VL - S 165 SP - 1 EP - 111 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54755 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schraut, Katharina A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Adam, Christian T1 - Reductive treatment of steel making slags to produce a hydraulic binder and crude iron N2 - Steelmaking slags are a by-product of steel production, that are currently used primarily in road construction, earthwork, and hydraulic engineering. In this use, the iron bound in the steelmaking slags (< 30 wt.%) is lost. Recovery of iron from steelmaking slags is possible by thermochemical reductive treatment. The reductive treatment of liquid steelmaking slags causes iron oxides to be reduced to metallic iron, which separates from the mineral phase due to its higher density. The chemical composition of the mineral phase is thus adapted to that of the Portland cement clinker and the mineral alite, the most important component of Portland cement, is formed. This way, crude iron can be recovered, and at the same time a hydraulic binder can be produced. This process, however, is uneconomical due to the high temperatures required (~1800 °C). In the current project, the process is to be adapted so that the reduction of liquid steelmaking slag can be carried out at ~1600 °C. The chemical composition is to be modified in such a way that the melting temperature of the slags as well as their viscosity are in a technically suitable range and still a product with good cementitious properties is obtained. T2 - LithiumDays CY - Online meeting DA - 06.12.2021 KW - BOFS KW - Portland Cement KW - Hydraulic reactivity PY - 2021 AN - OPUS4-56081 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shaheen, Sabahat T1 - Photonic crystal fibers for microwave signal processing N2 - We present a novel design of an optical True Time Delay Line based on a 19-core Photonic Crystal Fiber that operates in a broad radiofrequency signal processing range from 1 to 67 GHz on a 10-km link, thus enabling simultaneous signal distribution and processing. T2 - 2021 IEEE Photonics Conference (IPC) CY - Vancouver, BC, Canada DA - 18.10.2021 KW - Delay lines KW - Photonic crytal fibers KW - Optical fibers PY - 2021 SN - 978-1-6654-1601-6 DO - https://doi.org/10.1109/IPC48725.2021.9592934 SP - 1 EP - 3 PB - IEEE AN - OPUS4-56582 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Völker, Tobias A1 - Günther, Tobias T1 - Condition assessment of concrete infrastructure with LIBS N2 - Due to the ageing of the infrastructure facilities, a reliable assessment of the condition of concrete structures is of great interest to plan timely and appropriate measures. In concrete structures, pittingcorrosion of the reinforcement is the predominant deterioration mechanism affecting serviceability and eventually structural performance. Determination of quantitative chloride ingress is not only necessary to obtain valuable information on the current condition of a structure, but the data obtained can also be used to predict future developments and the associated risks. An overview of the progress and the possibilities of the application of laser-induced breakdown spectroscopy for concrete analysis in daily civil engineering practice is given. High-resolution 2D measurements of drill cores to determine the penetration of harmful species into concrete is presented. Furthermore, the application of a mobile LIBS system in a parking garage is shown. The system consists of a diode-pumped low-energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer. A scanner allows two-dimensional element mapping. Progress towards the establishment of LIBS in a leaflet for the analysis of chlorine ingress into concrete in civil engineering is presented. T2 - Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy 2021 CY - Gijón, Spain DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Concrete KW - Chlorine KW - Civil engineering PY - 2021 AN - OPUS4-56536 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Giese, Marcel A1 - Richter, Tim A1 - Rhode, Michael A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Experimentelle Charakterisierung der WIG-Schweißeignung einer Hoch- und Mittelentropie-Legierung N2 - Hoch- und Mittelentropie-Legierungen (engl. High/Medium Entropy Alloys–HEA/MEA) sind relativ neue Werkstoffklassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Legierungen bestehen HEA aus fünf bzw. MEA aus drei oder vier Legierungselementen im äquiatomaren Gleichgewicht. Um diese als reale Bauteile in die Anwendung zu überführen, muss die Verarbeitbarkeit ausführlich erforscht werden. In dieser Präsentation werden dafür erste Ergebnisse der schweißtechnischen Verarbeitung mittels WIG-Schweißen dargestellt. Dazu wurden zunächst die Schweißparameter mit einer Referenzlegierung (Ni-Basislegierung: 2.4858) bestimmt und auf eine CoCrFeMnNi-HEA sowie eine CoCrNi-MEA übertragen. T2 - OVGU-Kolloquium CY - Online meeting DA - 23.06.2021 KW - Hochentropielegierung KW - Mediumentropielegierung KW - WIG-Schweißen PY - 2021 AN - OPUS4-56621 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnur, C. A1 - Moll, J. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schütze, A. A1 - Schneider, T. ED - Kundu, T. ED - Reis, H. ED - Ihn, J.-B. ED - Dzenis, Y. T1 - Explainable Machine Learning for Damage Detection: in Carbon Fiber Composite Plates Under Varying Temperature Conditions N2 - Understanding on how a machine learning model interprets data is a crucial step to verify its reliability and avoid overfitting. While the focus of the scientific community is nowadays orientated towards deep learning approaches, which are considered as black box approaches, this work presents a toolbox that is based on complementary methods of feature extraction and selection, where the classification decisions of the model are transparent and can be physically interpreted. On the example of guided wave benchmark data from the open guided waves platform, where delamination defects were simulated at multiple positions on a carbon fiber reinforced plastic plate under varying temperature conditions, the authors could identify suitable frequencies for further investigations and experiments. Furthermore, the authors presented a realistic validation scenario which ensures that the machine learning model learns global damage characteristics rather than position specific characteristics. T2 - 2021 48th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Online meeting DA - 28.07.2021 KW - Explainable machine learning KW - Guided waves KW - Damage detection KW - Structural health monitoring KW - Composite structures PY - 2021 SN - 978-0-7918-8552-9 DO - https://doi.org/10.1115/QNDE2021-75215 VL - QNDE2021-75215 SP - 1 EP - 6 PB - The American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, USA AN - OPUS4-56723 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Wandtke, Karsten A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Additive Fertigung KW - Eigenspannungen KW - Kaltrisssicherheit KW - Hochfester Stahl PY - 2021 AN - OPUS4-56668 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen KW - Additive Fertigung KW - Kaltrisssicherheit PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 VL - 371 SP - 16 EP - 22 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56669 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Treutler, K. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Wesling, V. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Modification of Co Cr alloys to optimize of additively welded microstructures and subsequent surface finishing N2 - Cobalt chromium alloys are often used in turbine and plant construction. This is based on their high thermal and mechanical stress resistance as well as their high wear resistance to corrosive and abrasive loads. However, cobalt is a cost-intensive material that is difficult to machine. Moreover, increasingly complex structures and the optimisation of resource efficiency also require additive manufacturing steps for the production or repair of components in many sectors. Concerning inhomogeneity and anisotropy of the microstructure and properties as well as manufacturing-related stresses, a lot of knowledge is still necessary for the economic use of additive welding processes in SMEs. As a result of the high stresses on the components and requirements for a high surface quality, a complementary use of additive and machining manufacturing processes is necessary. Thereby, Co–Cr alloys are extremely challenging for machining with geometrically defined cutting edges because of their low thermal conductivity combined with high strength and toughness. An approach to solve this problem is to refine and homogenise the microstructure. This is achieved by modifying the alloy with elements zirconium and hafnium, which are added up to a maximum of 1 wt.-%. A reduction of the process forces and stresses on the tool and work piece surface is also achievable via hybrid milling processes. There are already studies on the combined use of additive and machining manufacturing processes based on laser technology. However, knowledge based on powder and wire-based arc processes is important, as these processes are more widespread. Furthermore, the effects on the surface zone of additively manufactured components by hybrid finish milling have not yet been a subject of research. The results show that the structural morphology could be significantly influenced with the addition of zirconium and hafnium. T2 - 74th IIW Annual Assembly CY - Online meeting DA - 12.07.2021 KW - Modification of structural morphology KW - Co–Cr-alloy KW - Plasma-transferred arc welding KW - Ultrasonic-assisted milling PY - 2021 AN - OPUS4-56670 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Muth, Thilo T1 - Better data quality for man and machine in materials research and testing N2 - Applying data-driven AI systems makes it possible to extract patterns from given data, generate predictions and helps making decisions. Material research and testing holds a plethora of AI-based applications, for example, for the automatized search and synthesis of new materials, the detection of materials defects, or the prediction of process and materials parameters (inverse problems). However, AI algorithms can often only be as good as the training data from which the corresponding models are learned. Therefore, it is also indispensable to develop measures for the standardization and quality assurance of such data. For this purpose, we develop and implement methods from transferring data from various sources into a homogeneous data repository with uniform data descriptions. Through the standardization and corresponding machine-readable interfaces, research data can be made usable and reusable for further data analyses. In addition to the technical implementation of integrative platforms, it is crucial that quality-assured research data management is recognized and implemented as an integral part of daily scientific work. Finally, we provide a vision of how the Federal Institute for Materials Research and Testing can benefit from data-driven AI systems. We discuss early applications and take a peek at future research. T2 - BR50 AI Workshop CY - Online meeting DA - 13.12.2021 KW - Data quality KW - Machine learning KW - Research data management PY - 2021 AN - OPUS4-56681 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Muth, Thilo T1 - Benchmarking the current state of metaproteomics : a community driven evaluation of experimental and computational techniques N2 - Metaproteomics has substantially grown over the past years and supplements other omics approaches by bringing valuable functional information, enabling genotype- phenotype linkages and connections to metabolic outputs. Currently, a wide variety of metaproteomic workflows is available, yet their impact on the results remains to be thoroughly assessed. Here, we carried out the first community-driven, multi-lab comparison in metaproteomics: the critical assessment of metaproteome investigation (CAMPI) study. Based on well-established workflows, we evaluated the influence of sample preparation, mass spectrometry acquisition, and bioinformatic analysis using two samples: a simplified, lab-assembled human intestinal model and a human fecal sample. Although bioinformatic pipelines contributed to variability in peptide identification, wet-lab workflows were the most important source of differences between analyses. Overall, these peptide-level differences largely disappeared at the protein group level. Differences were observed between peptide- and protein-centric approaches for the predicted community composition but similar functional profiles were found across workflows. The CAMPI findings demonstrate the robustness of current metaproteomics research and provide a perspective for future benchmarking studies. T2 - ISMB/ECCB 2021 CY - Online meeting DA - 28.07.2021 KW - Mass spectrometry KW - Metaproteomics KW - Benchmarking KW - International lab study KW - Bioanalytics PY - 2021 AN - OPUS4-56685 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Härtel, Sebastian A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Darüber hinaus erfolgt die Bestimmung des Einflusses der t8/5-Abkühlzeit auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften des speziellen, hochfesten WAAM-Massivdrahts mithilfe von Dilatometeranalysen. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Die Dilatometeranalysen zeigen für den untersuchten WAAM-Schweißzusatzwerkstoff eine großes t8/5-Zeitfenster mit einer vergleichsweise geringen Abnahme der Zugfestigkeit mit zunehmender t8/5-Abkühlzeit. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen. T2 - 42. Assistentenseminar Fügetechnik CY - Braunschweig, Germany DA - 06.10.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Additive Fertigung KW - Hochfester Stahl KW - Kaltrisssicherheit PY - 2021 AN - OPUS4-56691 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Selina A1 - Schreiber, Frank T1 - Biocides Used as Material Preservatives Modify Rates of De Novo Mutation And Horizontal Gene Transfer in Bacteria N2 - Antimicrobial resistance (AMR) is an important global health problem. The environment has been regocnized as an improtant compartment for the occurance, evolution and transmission of AMR. Biocides used as material preservatives are in contact with the environment and natural microbial communities through direct application and passive leaching from protected materials. It has been shown that environmental contaminants, such as antibiotics, metals and pesticides, can affect resistance evolution and spread by modifying the underlying processes of de novo mutagenesis, horizontal gene transfer and selection. However, it is unknown if material preservatives are involved in these processes and thereby can also drive AMR in the environment. Here, we investigate the effect of material preservatives on rates of de novo mutation and horizontal gene transfer (HGT) in Escherichia coli and the model soil microorganisms Acinetobacter baylyi and Bacillus subtilis. To this end, we determined the effects of material preservatives on the mutation rates and HGT with the Luria-Delbrück fluctuation assay and a conjugation assay with the broad host-range plasmid pKJK5 and a transformation assay. Our data shows that the quaternary ammonium compound DDAC, copper, the pyrethroid insecticide permethrin and the azole fungicide propiconazole significantly increase mutation rates in E. coli, whereas A. baylyi and B. subtilis are not significantly affected. Moreover, we show that the carbamate IPBC and the insecticide permethrin affect HGT in a concentration dependent manner. Investigations with reporter strains for bacterial stress response pathways show that induction of the general stress response (rpoS) and components of the SOS response (recA) underlie the effects of most biocides on mutation rates and HGT. Taken together, our data is important for assessing the contribution of biocides on AMR evolution and spread in the environment. T2 - World Microbe Forum (ASM, FEMS) CY - Online meeting DA - 20.06.2021 KW - Biocides KW - Horizontal gene transfer KW - Mutation rate PY - 2021 UR - https://www.abstractsonline.com/pp8/#!/9286/presentation/11692 AN - OPUS4-54211 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fladt, Matthias A1 - Weise, Frank T1 - Utilisation of alkali-sensitive aggregates for concrete pavements by internal hydrophobisation N2 - In order to avoid the increased ASR damage to concrete pavements in the German motorway network in the future, the ARS 04/2013 introduced mandatory suitability tests to exclude alkali-sensitive aggregates in new construction measures. This resulted in a significant reduction of suitable aggregates. Against this background, borderline alkali-sensitive aggregates are to be made usable by adding an internal water repellent agent during concrete casting. The ASR avoidance strategy is based on the significant reduction of the penetration of water and de-icing salt solution into the concrete pavement. Laboratory tests show that, with a suitable active ingredient, the ASR damage process can be significantly reduced with internal hydrophobisation. The disadvantage is that this is associated with a deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. The aim of the ongoing research is to reduce these disadvantages through targeted modification of the hydrophobising agent and air-entraining agent. T2 - European Coatings Show CY - Online meeting DA - 13.09.2021 KW - Concrete pavement KW - Alkali-Silica-Reaction KW - Hydrophobisation KW - Preventive measure PY - 2021 AN - OPUS4-54549 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Wieland, M. T1 - Internal water-repellent treatment - a novel strategy for mitigating alkali-aggregate reaction in concrete pavements N2 - To prevent future alkali-aggregate reaction (AAR) damage, which has occurred frequently in the Germanhighway network in recent years, a new regulation has been drafted. This regulation severely limits the use of alkali-sensitive aggregates by requiring that their suitability be verified by certified inspectors using newly developed AAR concrete tests that involve the external supply of alkali. This has led to a significant limitation in the number of aggregates usable for concrete pavements. A novel AAR avoidance strategy is now being pursued, which aims to enable the use of borderline alkali-sensitive aggregates through the application of an internal water-repellent treatment. The addition of water repellents during concrete production should significantly reduce the ingress of water and external de-icing salts into the concrete pavement, thus reducing the potential for AAR damage. This paper presents the results of laboratory tests to assess the suitability of this new AAR prevention strategy. Representative, highly AAR-susceptible road paving concrete made with an alkali- sensitive greywacke and various water repellents were used as the basis for these experiments. The tests for concrete suitability included determining the conventional fresh and hardened concrete properties as well as concrete prism tests with external alkaline supply. Building on these results, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analyses of de-icing-salt intrusion as well as microscopic examinations for verification of the AAR characteristics were carried out. The results of the AAR concrete tests with external alkaline supply support the conclusion that, when hydrophobic agents containing a suitable active ingredient are used, the AAR damage process in road paving concrete can be sufficiently prevented. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - Concrete pavements KW - Internal water-repellent treatment KW - Preventive measures KW - Testing for potential AAR PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 511 EP - 524 AN - OPUS4-54551 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kositz, M. A1 - Hünger, K.-J. A1 - Weise, Frank T1 - Regression analysis of ASR expansions and silica dissolution in the presence of NaCl N2 - The durability of concrete structures due to alkali-silica-reaction (ASR) is usually been assessed by ASR concrete prism tests (CPT). Therefore, the expansion of concrete specimens indicates an alkalisensitivity. In Germany these tests are performed at 40°C or accelerated 60°C. Nevertheless, ASR prism tests are expensive, power and time-consuming. For these reasons, an alternative chemical test (“mod. BTU-test”) was developed in the past. The “mod. BTU-test” was correlated with German standard CPT. In this test, the solubility of silica and alumina in the liquid phase is measured by ICP-OES. For special requirements in concrete road construction, stricter test procedures are necessary. The specimens are repeatedly subjected to cyclic alternating storage in NaCl. On the one hand, the presence of NaCl increases the ASR expansion, on the other hand NaCl also changes the dissolution behaviour of silica and alumina. For now is not possible to correlate the solubilities of “mod. BTU-test” and ASR expansions influenced by NaCl. Therefore, four aggregates with different ASR sensitivities were chosen and ASR concrete prism tests (in addition with NaCl) have been performed. According to the “mod. BTU-test” the solubilities of silica and alumina in presence of different NaCl concentrations were measured. This paper is about the regression analysis of silica and alumina dissolution and ASR expansion tests in presence of NaCl. The regression analysis shows the influence of a quasi-continuous and an interrupted cyclic alternating storage. Additionally the effects of temperature and NaCl concentration are investigated. In the end, a suitable NaCl concentration of the “mod. BTU-test” for dissolution experiments is recommended. The “mod. BTU-Test” with NaCl might be a serious and reliable test method for ASR classification for concrete road construction. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - Alkali silica reaction KW - Alkaline solution KW - Alumina & silica dissolution KW - NaCl KW - Regression analysis PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 711 EP - 723 AN - OPUS4-54552 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Wallau, Wilma A1 - Meng, Birgit T1 - Development of an automated 60 °C Concrete Prism Test N2 - ln most of the ASR-test procedures, the expansion of concrete or mortar specimens is used as an indicator to assess the ASR-potential of an aggregate or a specific concrete mix. For these tests, the specimens are stored in an ASR-provoking environment, where the reaction is accelerated by elevated temperature and humidity. To measure the length change, the storage must be interrupted for at least a few minutes. Düring the 60 °C Concrete Prism Test (60 °C-CPT), the specimens are cooled down to 20 °C for 24 hours, to ensure the same hygrothermal conditions for every measurement. This limits the number of measurements during the test period and may lead to additional effects, that probably influence the expansion development. With a recently developed device, it is possible to continuously monitor the expansion ofprisms without interrupting the ASR-provoking storage. Due to the dense database of this automated test, the results can contribute to a better understanding of the ASR-process. This study compares results of the automated and conventional 60 °C-CPT. Tests of different aggregates showed, that the results of the automated and conventional test are consistent, but the expansions during the conventional test are generally higher. Preliminary results led to the conclusion, that the cooling for the measurements leads to additional expansions. Therefore, a modified threshold should be discussed for the automated 60 °C-CPT. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - 60 °C-CPT KW - ASR expansion monitoring KW - Automated testing PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 789 EP - 799 AN - OPUS4-54553 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken N2 - Um die zunehmenden AKR-Schäden an Betonfahrbahnen im deutschen Autobahnnetz zukünftig zu vermeiden, wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Dies führte zu einer deutlichen Reduzierung der geeigneten Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund soll durch die Zugabe eines Innenhydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnung nutzbar gemacht werden. Die AKR-Vermeidungsstrategie basiert dabei auf der signifikanten Reduzierung des Eindringens von Wasser und Tausalzlösung in den Fahrbahndeckenbeton. In einem im Aufträge der BASt an der BAM durchgeführten Forschungsvorhaben wurde die Leistungsfähigkeit verschiedener Hydrophobierungsmittel für diesen Einsatzzweck grundhaft untersucht. In dem Beitrag wird exemplarisch die Leistungsfähigkeit eines geeigneten Hydrophobierungsmittels in einem Waschbeton mit einer sehr alkaliempfindlichen Grauwacke aufgezeigt. Das Spektrum der Laboruntersuchungen reicht dabei von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr sowie den aufbauend durchgeführten mikroskopischen Untersuchungen zur Bewertung des AKR-Schädigungspotenzials über die Analyse des Feuchte- und Tausalzeintrags bis zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Abschließend wird der noch vorhandene Forschungsbedarf zur Überführung dieser neuen AKR-Vermeidungsstrategie in die Praxis aufgezeigt. N2 - In order to avoid the increasing ASR damage to concrete pavements in the German motorway network in the future, binding suitability tests for the exclusion of alkali-sensitive aggregates in new construction and maintenanee measures were introduced with ARS 04/2013. This led to a significant reduetion in the number of suitable aggregates. Against this background, borderline alkali-sensitive aggregates are to be made usable by adding an internal water repellent during concrete easting. The ASR avoidance strategy is based on the signifi-cant reduetion of the penetration of water and de-icing salt solution into the concrete pavement. In a research project carried out at BAM on behalf of the BASt, the performance of various hydrophobing agents for this application was thoroughly investigated. In this contribution, the performance of a suitable water repellent in an exposed aggregate concrete with a very alkali-sensitive greywacke is shown as an example. The spectrum of laboratory investigations ranges from ASR concrete tests with alkali supply and the microscopic investigations carried out to evaluate the ASR damage potential, to the analysis of the moisture and de-icing salt penetration, to the determination of the mechanical properties and the freeze-thaw resistance. Finally, the still existing need for research for the transfer of this new ASR prevention strategy into practice is shown. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Innenhydrophobierung PY - 2021 SN - 0039-2162 IS - 9.2021 SP - 730 EP - 738 PB - Kirschbaum Verlag GmbH AN - OPUS4-54554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kudela, P. A1 - Radzienski, M. A1 - Moix-Bonet, M. A1 - Willberg, C. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Tschöke, K. A1 - Moll, J. T1 - Dataset on full ultrasonic guided wavefield measurements of a CFRP plate with fully bonded and partially debonded omega stringer N2 - The fourth dataset dedicated to the Open Guided Waves platform presented in this work aims at a carbon fiber composite plate with an additional omega stringer at constant temperature conditions. The dataset provides full ultrasonic guided wavefields. A chirp signal in the frequency range 20-500 kHz and Hann windowed tone-burst signal with 5 cycles and carrier frequencies of 16.5 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz and 300kHz are used to excite the wave. The piezoceramic actuator used for this purpose is attached to the center of the stringer side surface of the core plate. Three scenarios are provided with this setup: (1) wavefield measurements without damage, (2) wavefield measurements with a local stringer debond and (3) wavefield measurements with a large stringer debond. The defects were caused by impacts performed from the backside of the plate. As result, the stringer feet debonds locally which was verified with conventional ultrasound measurements. The dataset can be used for benchmarking purposes of various signal processing methods for damage imaging. The detailed description of the dataset is published in Data in Brief Journal. KW - Open data KW - Ultrasonic guided waves KW - Experimental data PY - 2021 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.5105861 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-54504 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rabin, Ira ED - Ciner, P. ED - Nunez, A. T1 - Writing Materials of the Dead See Scrolls N2 - The first manuscripts from the Qumran caves were found in 1947. Within the following 10 years, clandestine and legal excavations revealed some 900 highly fragmented manuscripts from the late Second Temple period. This collection is generally known as Scrolls of the Judea Desert or Dead Sea Scrolls (DSS). For many years after their discovery, text analysis and fragmeents attribution were the main concern of the scholars dealing with the scrolls. The uncertain archaeological provenance of the larger part of the collection added an additional difficulty to the formidable task of sorting some 19000 fragments. After 60 years of scholar research the question of origin, archaeological provenance and correct attribution of the fragmenst are still hotly debated. To dtermine a possible contribution to the debate from the point of view of writing materials, we used otpical and electron microscopy, various X-ray based techniques as well as vibratiional sprectroscopy. We validated our approach with SY - based studies using the advantages of the synchroton radiation source with respect to the benchtop devices. Our laboratory studies showed that often production and storage locality could be distinguished thenks to the specific residues ("fingerprint") they left on the material. Moreover, we have diescovered that diferrent parchment production processses coexisted in the antiquity, and the resulting writing materials can readily be distinguished. T2 - 2nd International Conference on Patristic Studies CY - San Juan, Argentina DA - 28.03.2017 KW - Dead Sea Scrolls KW - Text analysis KW - Fragmented manuscripts KW - X-ray based techniques KW - Archaeological provenance PY - 2021 SN - 978-2-503-59149-0 DO - https://doi.org/10.1484/M.STR-EB.5.1211558 SN - 2566-073X VL - 0095/ 19 SP - 325 EP - 331 PB - Brepols CY - Turnhout, Belgium AN - OPUS4-54593 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schmidt, S. A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Monitoring mit Schallemissionsmessung N2 - Die Brücke am Altstädter Bahnhof in Brandenburg an der Havel stand bei ihrer Eröffnung im Jahr 1969 für die höchste Ingenieurskunst der damaligen Zeit und für einen in die Zukunft gerichteten Blick. Sie trug den Namen "Brücke des 20. Jahrestag", denn am 20. Jahrestag der DDR wurde die Brücke für den Verkehr freigegeben. Sie verbindet die westlichen Stadtbezirke mit dem Zentrum der Stadt Brandenburg an der Havel und wurde so von vielen Einwohner:innen genutzt. Zu Fuß, mit dem Rad, dem Auto oder mit der Straßenbahn. 50 Jahre später, im Dezember 2019, wurde bei einer Bauwerksprüfung eine starke Schadenszunahme festgestellt. Eine sofortige Sperrung für den Verkehr war unumgänglich. Das hatte es im Land Brandenburg bislang nicht gegeben und stellt einen einzigartigen Sonderfall bei der Bewertung von Bauwerken dar. Die Sperrung führte zu starken Einschränkungen für den Verkehr, für den Landesbetrieb Straßenwesen aber hatte die Sicherheit oberste Priorität. Um die Belastung für die Stadt so gering wie möglich zu halten, hat der Landesbetrieb Straßenwesen sofort mit der Planung für Abriss und Neubau der Brücke begonnen. So gelang es innerhalb von kurzer Zeit den Rückbau umzusetzen und die Pläne für den Ersatzneubau vorzustellen. Gleichzeitig bot sich die einmalige Gelegenheit, kurz vor dem Rückbau noch umfangreiche Untersuchungen zur Verifizierung des Schadensbilds durchzuführen und verschiedene Monitoringverfahren zum Einsatz zu bringen. Damit wurden wertvolle Erfahrungen gesammelt, die der Landesbetrieb Straßenwesen anderen Baulastträgern zur Verfügung stellen möchte. Sie ermöglichen es, bei baugleichen Bauwerken zielgerichteter handeln zu können. Die Fülle der untersuchten Aspekte ist in diesem Bericht dokumentiert. Diese umfangreichen Untersuchungen wurden vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur finanziert. Dafür möchten wir uns herzlich bedanken. Mit großem Engagement digitabeteiligt haben sich auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, die Technische Universität Dresden, die Hochschule für Wirtschaft und Technik Dresden sowie das Unternehmen Bilfinger Noell und die Ingenieursozietät Zech, Ruth, Blasius. Auch bei Ihnen bedankt sich der Landesbetrieb Straßenwesen. KW - Baustoffe KW - Korrosion KW - Beton KW - Spannbeton KW - Brücke KW - Spannstahl KW - Spannungsrisskorrosion KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Schallemissionsanlayse KW - Spanndrahtbruch PY - 2021 SP - 65 EP - 71 PB - Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg CY - Hoppegarten AN - OPUS4-54600 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Monavari, M. A1 - Homaeigohar, S. A1 - Fuentes-Chandía, M. A1 - Nawaz, Q. A1 - Monavari, Mehran A1 - Venkatraman, A. A1 - Boccaccini, A. T1 - 3D printing of alginate dialdehyde-gelatin (ADA-GEL) hydrogels incorporating phytotherapeutic icariin loaded mesoporous SiO2-CaO nanoparticles for bone tissue engineering N2 - 3D printing enables a better control over the microstructure of bone restoring constructs, addresses the challenges seen in the preparation of patient-specific bone scaffolds, and overcomes the bottlenecks that can appear in delivering drugs/growth factors promoting bone regeneration. Here, 3D printing is employed for the fabrication of an osteogenic construct made of hydrogel nanocomposites. Alginate dialdehyde-gelatin (ADA-GEL) hydrogel is reinforced by the incorporation of bioactive glass nanoparticles, i.e. mesoporous silica-calcia nanoparticles (MSNs), in two types of drug (icariin) loading. The composites hydrogel is printed as superhydrated composite constructs in a grid structure. The MSNs not only improve the mechanical stiffness of the constructs but also induce formation of an apatite layer when the construct is immersed in simulated body fluid (SBF), thereby promoting cell adhesion and proliferation. The nanocomposite constructs can hold and deliver icariin efficiently, regardless of its incorporation mode, either as loaded into the MSNs or freely distributed within the hydrogel. Biocompatibility tests showed that the hydrogel nanocomposites assure enhanced osteoblast proliferation, adhesion, and differentiation. Such optimum biological properties stem from the superior biocompatibility of ADA-GEL, the bioactivity of the MSNs, and the supportive effect of icariin in relation to cell Proliferation and differentiation. Taken together, given the achieved structural and biological properties and effective drug delivery capability, the hydrogel nanocomposites show promising potential for bone tissue engineering. KW - 3D printed hydrogel KW - ADA-GEL KW - Drug delivery KW - Mesoporous SiO2-CaO nanoparticles KW - Bone tissue engineering PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.msec.2021.112470 VL - 131 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-53848 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Wiehle, Philipp A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - About the dominance of mesopores in physisorption in amorphous materials N2 - Amorphous, porous materials represent by far the largest proportion of natural and men-made materials. Their pore networks consists of a wide range of pore sizes, including mesoand macropores. Within such a pore network, material moisture plays a crucial role in almost all transport processes. In the hygroscopic range, the pores are partially saturated and liquid water is only located at the pore fringe due to physisorption. Therefore, material parameters such as porosity or median pore diameter are inadequate to predict material moisture and moisture transport. To quantify the spatial distribution of material moisture, Hillerborg’s adsorption Theory is used to predict the water layer thickness for different pore geometries. This is done for all pore sizes, including those in the lower nanometre range. Based on this approach, it is shown that the material moisture is almost completely located in mesopores, although the pore network is highly dominated by macropores. Thus, mesopores are mainly responsible for the moisture storage capacity, while macropores determine the moisture transport capacity, of an amorphous material. Finally, an electrical analogical circuit is used as a model to predict the diffusion coefficient based on the pore-size distribution, including physisorption. KW - Physisorption KW - Mesopores KW - Amorphous materials KW - Macropores KW - Adsorbed water layer thickness KW - Material moisture KW - Moisture distribution PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-538525 UR - https://dataverse.harvard.edu/dataset.xhtml?persistentId=doi:10.7910/DVN/NILGW2 DO - https://doi.org/10.3390/molecules26237190 VL - 26 IS - 23 SP - 1 EP - 22 PB - MDPI AN - OPUS4-53852 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - von der Au, Marcus A1 - Meermann, Björn T1 - Dem Leben auf der Spur – Einzelzellanalytik N2 - Zellen, als Grundeinheit für Organismen, bilden einen wesentlichen Eckpfeiler für das Leben. Die Untersuchung von einzelnen Zellen liefert wertvolle Einblicke in fundamentale Prozesse des Lebens. So können Anomalien auf der Zelleebene Indikatoren für Krankheiten sein und durch eine Analyse früh erkannt werden. Weiterhin kann durch ein tiefgreifendes Verständnis von Vorgängen in Zellen auch gezielt Forschung zu z.B. neuen Medikamenten betrieben werden. Damit können die Wirksamkeit erhöht und die Nebenwirkungen reduziert werden. KW - SC-ICP-MS KW - Algen KW - Cispaltin PY - 2021 UR - https://faszinationchemie.de/wissen-und-fakten/news/dem-leben-auf-der-spur-einzelzellanalytik/ SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-53859 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gook, Sergej A1 - Üstündag, Ömer A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Method for defect-free hybrid laser-arc welding of closed circumferential welds N2 - This paper presents investigation results of a process for defect-free hybrid laser arc welding (HLAW) of closed circumferential welds. The process aims to avoid weld imperfections in the overlap area of a HLAW circumferential weld. A process control strategy for closing the circumferential weld was developed to achieve a defect-free overlap region by controlling the solidification conditions at the end of the weld. The controlled heat flow is achieved by adjusting the parameters of both welding processes involved, the laser beam as well as gas metal arc welding (GMAW) process. Experimental investigations were carried out on 12 mm to 15 mm thick tube sections. The influence of process parameters such as the laser ramp time, the change in magnification scale and the defocusing of the laser beam on the solidifi-cation conditions at the end of the circumferential weld was investigated to find an optimum strategy for ramping out the process energy. Within the framework of the experimental studies, it was demonstrated that defocusing the laser beam in the range between 60 mm and 100 mm over a short run-out area of the weld of approximately 15 mm led to a significantly better weld formation in the overlap area. A favourable cup-shaped weld shape could be achieved without a tendency to crack. The laser optics with a motor-driven lens system made it possible to increase the laser beam diameter without changing the position of the GMAW arc relative to the component surface. KW - Weld defects KW - Hybrid welding KW - Laser beam welding KW - Pipe manufacturing KW - Gas shielded arc welding PY - 2021 VL - 20 IS - 4 SP - 334 EP - 339 PB - DVS Media AN - OPUS4-54665 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Hüsken, Götz A1 - Gardei, Andre A1 - Müller, U. T1 - Begutachtung Berliner Tuffsteinfassaden - Turmruine der Kaiser-Wilhelm-Gedächtniskirche und Charlottenburger Tor N2 - Am Ende des 19. und zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden auch in Berlin vermehrt Fassadenverblendung aus Eifeler Tuffsteinen errichtet. Die Eifeler Tuffsteine zeichnen sich aufgrund ihrer hohen Porosität einerseits durch eine gute Verarbeitbarkeit aus. Andererseits sind sie nur schwach gebunden und besitzen deshalb eine geringe Verwitterungsbeständigkeit. T2 - Workshop zur Kulturguterhaltung CY - Berlin, Germany DA - 17.11.2021 KW - Fassade KW - Tuffstein KW - Schalenbildung PY - 2021 AN - OPUS4-54633 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Weise, Frank A1 - Rieffel, Y. A1 - Gorbushina, Anna T1 - Die Schlossbrücke Berlin - Schutz der Göttinnen N2 - Vielleicht nannten es die Berliner „Puppen putzen“, wenn in den 1880er Jahren die Marmorstatuen auf der Schlossbrücke vor dem Berliner Stadtschloss mit Bürste, Wasser und Seife von Staub, Ruß und Taubendreck befreit wurden. Soviel Pflege wurde diesen Göttinnen aus der griechischen Mythologie nicht immer zuteil. So haben Klima, Luftverschmutzung und der 2. Weltkrieg, wie bei anderen Kunstwerken auch, tiefe Spuren hinterlassen. Der Erhalt dieser zwischen 1847 und 1857 aufgestellten Skulpturen und vieler vergleichbarer Objekte im Stadtbild ist durch die auch heute weiter fortschreitende Schädigung des Marmors gefährdet. In den Jahren 2006 bis 2010 förderte die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) ein Projekt zur „Entwicklung und Überprüfung von Einhausungssystemen zur Reduzierung umweltbedingter Schädigungen von außenexponierten Marmorobjekten mit dem Ziel des langfristigen Erhalts in situ an einem national bedeutenden Objektkomplex, den Schlossbrückenfiguren unter den Linden, Berlin“. Geleitet und restauratorisch betreut wurde das Projekt durch das Landesdenkmalamt (LDA) Berlin. Durch die Abteilung Strukturgeologie und Geodynamik (GZG) der Georg-August Universität Göttinnen wurden die Verwitterungsmechanismen des Marmors untersucht und auf dieser Basis Anforderungen an das Schutzsystem formuliert. Anhand von numerischen Simulationen des Instituts für Bauklimatik der Technischen Universität Dresden (TUD) wurde das bauphysikalische Konzept des Einhausungssystems optimiert. Die konstruktive Gestaltung eines Prototyps und des finalen Entwurfs erfolgte durch das Fachgebiet Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre der Universität der Künste Berlin. Durch den Fachbereich Baustoffe der BAM erfolgten die Realisierung des Prototyps der Einhausung sowie ein umfangreiches Klimamonitoring an den Skulpturen. Anhand dieses interdisziplinären Projektes und ergänzt durch weitere Messungen wird gezeigt, mit welchen Methoden die für die Degradation von Marmor relevanten Mechanismen untersucht werden können. Die Erkenntnisse aus dem Projekt sind die Grundlage für die Entwicklung nachhaltiger Pflege- und Schutzkonzepte für die kulturhistorisch wertvollen Skulpturen. Nur mit solchen modernen konservatorischen Programmen können die Originalskulpturen im Berliner Stadtraum erlebbar bleiben. T2 - Workshop Kulturerhaltung - Vom Dampfkessel zu Nanomaterialien CY - Berlin, Germany DA - 17.11.2021 KW - Baustoffe KW - Marmor KW - Verwitterung KW - Kulturelles Erbe KW - Wintereinhausungen KW - Klima KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Building materials KW - Marble KW - Degradation KW - Cultural heritage KW - Winter shelters KW - Climate KW - Nondestructive testing PY - 2021 SN - 2567-1251 VL - 3 SP - 87 EP - 96 PB - Druckerei G. Bohm CY - Berlin AN - OPUS4-54637 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weber, Mike A1 - Zaghdoudi, Maha A1 - Kömmling, Anja A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar T1 - A numerical approach to correlate compression stress relaxation and compression set of elastomer O-rings with tightness N2 - The excellent mechanical properties of elastomer seals at a wide range of temperatures as well as their high versatility and recovery potential under several load conditions make these materials well suitable for the application in containers designed for transport and disposal of negligible heat generating radioactive waste. While a seal exchange at defined intervals is typical in many conventional applications, it is impossible or at least hard to perform when principles of minimization of radiation exposure have to be considered which prohibit an avoidable cask handling. An extensive knowledge of the change of the elastomer properties during aging and the availability of reliable end-of-lifetime criteria to guarantee the safe enclosure of the radioactive material for the required time are mandatory. As BAM is involved in most of the national cask licensing procedures and in the evaluation of cask-related long-term safety issues, great efforts have already been made and are still ongoing to scientifically support this task. Among other representative types of elastomers, specimen made from ethylene propylene diene rubber (EPDM) were tested before, during and after aging to capture the with respect to application most important of their complex mechanical properties. Exemplary results of these investigations were used to calibrate material models implemented in the commercial finite element software ABAQUS/Standard®. The finite element model already presented in previous works uses a sequential temperature displacement coupling. The calculated compression stress relaxation (CSR) and compression set (CS) values do satisfactorily match the experimental results. In many investigations performed at BAM both values (CSR and CS) were identified as key indicators of elastomer’s long-term performance. However, the possibility to correlate these equivalent indicators with performance values such as tightness and leakage rate, measurable in the mounted state, is an important goal of our future work. In the presented study the ABAQUS® feature of “pressure penetration” is introduced in the suggested finite element model for this purpose. It provides the possibility to simulate the penetration of a gas into a possible gap between flange and O-ring causing an opening of a leakage path. Three dimensional and axis-symmetric finite element models were generated to represent flat and grooved flanges of different dimensions. The sensitivity of the feature to several input parameters is investigated and the observed behavior of the O-ring is correlated with the results of performed leakage tests. T2 - ASME 2021 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2021) CY - Online meeting DA - 13.07.2021 KW - Elastomer KW - Tightness KW - Leakage KW - Compression set KW - Compression stress relaxation PY - 2021 SN - 978-0-7918-8535-2 DO - https://doi.org/10.1115/PVP2021-61976 SP - 1 EP - 8 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, NY, USA AN - OPUS4-54422 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weber, Mike A1 - Zaghdoudi, Maha A1 - Kömmling, Anja A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar T1 - A numerical approach to correlate compression stress relaxation and compression set of elastomer O-rings with tightness N2 - The excellent mechanical properties of elastomer seals at a wide range of temperatures as well as their high versatility and recovery potential under several load conditions make these materials well suitable for the application in containers designed for transport and disposal of negligible heat generating radioactive waste. While a seal exchange at defined intervals is typical in many conventional applications, it is impossible or at least hard to perform when principles of minimization of radiation exposure have to be considered which prohibit an avoidable cask handling. An extensive knowledge of the change of the elastomer properties during aging and the availability of reliable end-of-lifetime criteria to guarantee the safe enclosure of the radioactive material for the required time are mandatory. As BAM is involved in most of the national cask licensing procedures and in the evaluation of cask-related long-term safety issues, great efforts have already been made and are still ongoing to scientifically support this task. Among other representative types of elastomers, specimen made from ethylene propylene diene rubber (EPDM) were tested before, during and after aging to capture the with respect to application most important of their complex mechanical properties. Exemplary results of these investigations were used to calibrate material models implemented in the commercial finite element software ABAQUS/Standard®. The finite element model already presented in previous works uses a sequential temperature displacement coupling. The calculated compression stress relaxation (CSR) and compression set (CS) values do satisfactorily match the experimental results. In many investigations performed at BAM both values (CSR and CS) were identified as key indicators of elastomer’s long-term performance. However, the possibility to correlate these equivalent indicators with performance values such as tightness and leakage rate, measurable in the mounted state, is an important goal of our future work. In the presented study the ABAQUS® feature of “pressure penetration” is introduced in the suggested finite element model for this purpose. It provides the possibility to simulate the penetration of a gas into a possible gap between flange and O-ring causing an opening of a leakage path. Three dimensional and axis-symmetric finite element models were generated to represent flat and grooved flanges of different dimensions. The sensitivity of the feature to several input parameters is investigated and the observed behavior of the O-ring is correlated with the results of performed leakage tests. T2 - ASME 2021 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2021) CY - Online meeting DA - 13.07.2021 KW - Elastomer KW - Tightness KW - Leakage KW - Compression set KW - Compression stress relaxation PY - 2021 AN - OPUS4-54423 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Oesch, Tyler A1 - Prabhakara, Prathik T1 - Ultraschallprüfung von Verschlussbauwerken im Salinar N2 - Zu jedem Endlager gehört die Entwicklung eines Verschlusskonzept. Im Endlager Morsleben und an anderer Stelle werden in Abhängigkeit vom Wirtsgestein verschiedene Materialien und Bauweisen für Streckenverschlüsse entwickelt und in großem Maßstab erprobt. Hierzu gehören auch Maßnahmen der Qualitätssicherung, die Informationen über Ausführung und Zustand der Versuchsbauwerke liefern. Hierzu werden von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) für verschiedene Forschungsvorhaben und Prüfaufträge Methoden und Geräte getestet, verbessert und vor Ort unter Tage eingesetzt Die hier beschriebenen Verfahren lassen sich auch zu Untersuchungen im Wirtsgestein anwenden. T2 - Tage der Standortauswahl CY - Freiberg/S., Germany DA - 11.02.2021 KW - Endlager KW - Verschlussbauwerke KW - Qualitätssicherung KW - Ultraschall PY - 2021 AN - OPUS4-54166 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wang, Xin A1 - Epple, Niklas A1 - Schumacher, T. A1 - Ahmend, S. A1 - Klikowicz, P. ED - Yokota, H. ED - Frangopol, D. W. T1 - Ultrasonic coda wave monitoring of concrete structures: First experiences with large-scale experiments and real structures N2 - Ultrasonic monitoring, making use of the sensitivity of the coda of repeated transmission meas-urements to changes in stress, temperature, moisture, as well as localized or distributed damage, has gotten at-tention in structural health monitoring (SHM) research recently. Analysis methods such as coda wave inter-ferometry (CWI), including its nonlinear extension, have been shown to be able to measure ultrasonic wave velocity changes with a 1∙10-5 resolution, while indicators such as cross-correlation or cross-coherence have been used to distinguish between reversible and irreversible changes. Several small- and large-scale laboratory experiments have demonstrated that stress changes in structures can be captured or damage detected in a very early stage. The use of this technique for pre-warning before failure are currently under investigation, as well as detailed research on the physical causes and the connection between ultrasonic wave properties and materi-al/structural behavior. Recently, several of large-scale laboratory and real structures have been instrumented with embedded ultrasonic transducers to gather experience and evidence on how to use this technology in re-al-world applications. Preliminary results from installations on a new bridge, an existing bridge, a tunnel, a la-boratory earthquake test as well as a historic stadium in Germany, Poland, and the United States, respectively, are presented. Environmental influences (mainly temperature) and validation by load tests are discussed. KW - Coda wave interferometry KW - Structural health monitoring KW - Ultrasound KW - Concrete KW - Bridges PY - 2021 SN - 978-0-367-23278-8 DO - https://doi.org/10.1201/9780429279119-345 SP - 2525 EP - 2531 PB - Taylor & Francis CY - London, UK AN - OPUS4-54168 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -