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Smart Products Enable Smart Regulations—Optimal Durability Requirements Facilitated by the IoT
(2021)
The challenges and opportunities linked with IoT have been intensively discussed in recent years. The connectivity of things over their entire life cycle and the smart properties associated with it provide new functionalities and unprecedented availability of (usage) data. This offers huge opportunities for manufacturers, service providers, users, and also policymakers. The latter May impact policy areas such as the regulations on resource and materials efficiency under the Ecodesign Directive 2009/125/EC. With the general approach as it is practiced today, legal requirements are usually set for entire product groups without considering the products individually, including user behavior and environmental conditions. The increasing number of smart products and the growing availability of product data are sparking a discussion on whether these requirements could be more product and application-specific. This paper presents a method for calculating the economically and ecologically optimal durability of a product. It allows determining the point in time when a product should be replaced by combining consumer data with product design data. This novel Approach could contribute to making product regulation more flexible and possibly more efficient. In this context, fundamental challenges associated with smart products in policymaking are also discussed.
In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines aktiven Thermografieverfahrens zur zeit- und ortsaufgelösten in-situ und Echtzeit-Visualisierung von Transport- und Schädigungsprozessen für Anwendungen in Industrie und Umwelt vorgestellt. Das Verfahren ermöglicht unter Verwendung verschiedener thermischer Anregungsquellen u.a. die Bestimmung der thermischen Materialeigenschaften von Keramiken und trockenen und feuchten mineralischen Baustoffen. Schädigungsprozesse in Keramiken können in-situ visualisiert werden. Weiterhin werden Messergebnisse vorgestellt, die während des kapillaren Feuchtetransports in Naturstein erfasst wurden und diesen abbilden können.
In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz zur Erzeugung von Luftultraschall vorgestellt, der auf dem thermoakustischen Prinzip beruht. Mikro- und nanostrukturierte Kohlenstoffmaterialien werden dabei mit einem harmonischen Wechselstrom gespeist und erfahren durch ohmsche Verluste eine Temperaturänderung, die sich auf das umgebende Fluid überträgt. Daraus resultieren Druckmodulationen, und es wird eine ausbreitungsfähige Schallwelle erzeugt. Dabei tritt Frequenzverdopplung gegenüber der Anregungsfrequenz auf. Es konnte gezeigt werden, dass der entscheidende Parameter für die Effizienz der Methode, d.h. für ein möglichst großes Verhältnis von Schalldruck zu eingebrachter Leistung, die Wärmekapazität pro Flächeneinheit ist. Da dieser Quotient für Kohlenstoffmaterialien sehr klein sein kann, erlaubt das thermoakustische Prinzip hier die effiziente Erzeugung von Luftultraschall. Schalldruckmessungen an verschiedenen Materialproben wurden bis 100 kHz mit einem Mikrofon durchgeführt, oberhalb von 100 kHz wurde eine laservibrometrische Schnellemessung eingesetzt. In experimentellen Untersuchungen wurde die Schallerzeugung in Abhängigkeit der Materialeigenschaften analysiert und systematisiert. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit numerischen und analytischen Berechnungsergebnissen verglichen.
Untersuchung von Transport- und Schädigungsprozessen mittels lokal angeregter aktiver Thermografie
(2010)
Als schnelles und berührungsfreies Messverfahren kann die aktive
Thermografie auch in-situ eingesetzt werden, d.h. während sich Materialeigenschaften
aufgrund direkter oder indirekter Einflüsse ändern.
In diesem Beitrag stellen wir die Methode der aktiven Thermografie mittels lokaler
Laseranregung und deren Anwendung auf unterschiedliche Materialien wie Holz,
Sandstein und Keramiken vor. Mit der im Folgenden beschriebenen Methode
wurden der Einfluss von Holzschutzmitteln auf die thermischen Eigenschaften von
Holz, Feuchtetransportprozesse in Naturstein sowie die thermischen Eigenschaften
von Siliziumcarbid unterschiedlicher Dicke und von Hochtemperaturkeramiken
nach zunehmender thermischer Belastung in-situ untersucht.
Experimentelle Ergebnisse werden u. a. im Vergleich mit numerischen Simulationen
vorgestellt.
Thermoacoustic generation of airborne ultrasound using carbon materials at the micro- and nanoscale
(2012)
The generation of airborne ultrasound is presented using the thermoacoustic principle applied to carbon materials at the micro- and nanoscale. Such materials are shown to be capable of emitting ultrasound when being fed by an alternating current. We tested the acoustic performance of carbon fibers, bucky papers and electrospun polyacrylonitrile-derived carbon nanofibers and determined the sound pressure for frequencies up to 350 kHz. A comparison between the experimental results and the theoretical prediction showed remarkable agreement for frequencies up to 150 kHz. Beyond 150 kHz, we found slight deviations from the expected sound pressure dependence on the square root of the frequency.