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Digital image analysis
(2011)
Comparatiye digital analysis was performed on the five moon drawings from the New York copy of the Sidereus Nuncius and the copperplate etchings printed in the Graz and Florence copies. The sequences of figures for the drawings on pages 8r, 9v and lOv demonstrate the process of digitally enhancing the black material on the drawings, isolating that material and then overlaying it on the etchings. Using an image editing program (Image Pro® Plus by Media Cybernetics) the black material on the drawings and the letterpress-printed text were isolated and segmented from the brown drawing media. As shown in Figs. 4, 6 and 8, the isolation was possible and the black material clearly overlaps the demarcation line in the drawings. To compare the drawn and printed images of each moon, the images were laid on top of each other with Adobe Photoshop® (Adobe Systems). In these images, the printed text was used for alignment and scale. By decreasing the opacity of the image on top, the lines of each image were compared. This technique revealed an almost one-to-one correlation between the demarcation line in the drawing (as indicated by the black material) and that on the etching. In each case, the similarities and concurrences by far outnumbered the minor deviations in line. One precondition of this work was that all the photographs be at the same angle, plane-parallel, so that the drawings could be compared with the etchings. A slight aberration in the plane could distort the geometry of the illustrations. Rectification of the image plane was carried out by means of the program metigo® MAP 2.2 (Fokus GmbH Leipzig). To validate the method, photographs from the same detail of the New York copy taken with different photographic cameras and different Parameters were rectified with metigo® MAP and compared in Adobe Photoshop®. The overlay of these photographs shows a good correlation in the layout of the lettering and moon figures with only small aberrations. The distribution of the black material on the drawings can be followed as clearly in the rectified photographs as in the unrectified photographs, the information is the same.
Aufgrund der Immaterialität von Dienstleistungen ist es dem Nachfrager von Dienstleistungen nur schwer möglich, vor dem Konsum die Qualität einer Dienstleistung einzuschätzen. Dementsprechend fehlt es oft an Vertrauen zwischen den Anbietern von Dienstleistungen und den Nachfragern. Das fehlende Vertrauen der Dienstleistungsnachfrager oder - anderes gesagt - die Informationsasymmetrien zwischen Käufer und Verkäufer erhöhen die Transaktionskosten und lassen einen Vertragsabschluss weniger wahrscheinlich werden. Das fehlende Vertrauen der Nachfrager in die Qualität von Dienstleistungen berührt nicht nur den inländischen Handel, sondern beeinträchtigt gerade den internationalen und damit auch den innereuropäischen Handel mit Dienstleistungen.
Eine Eurobarometerumfrage aus dem Jahr 2002 zeigt, dass 26% der befragten europäischen Verbraucher einem Anbieter aus einem EU-Land außer ihrem eigenen weniger vertrauen als einem nationalen Anbieter. Aus dieser Umfrage ging ebenfalls hervor, dass die Verbraucher das Sicherheitsniveau von ausländischen Produkten und Dienstleistungen als geringer empfinden als Angebote aus ihrem eigenen Land. Das mangelnde Vertrauen der Nachfrager in ausländische Dienstleistungsanbieter ist auf die fehlende Transparenz der Dienstleistungsqualität und den damit implizierten Informationsasymmetrien zurückzuführen. Die im Dienstleistungssektor vorhandenen Informationsasymmetrien verursachen beachtliche volkswirtschaftliche Kosten bzw. Ineffizienzen, die im Vergleich zu den Produktmärkten ausgeprägter sind, da Produkteigenschaften im Gegensatz zu Eigenschaften von Dienstleistungscharakteristika auch für den Endverbraucher vor dem Kauf leichter zugänglich und auch besser nachprüfbar sind.
Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Glasproben, insbesondere von historischen Glasmalereien, gehört seit mehr als 20 Jahren zu den Standardverfahren in der Arbeitsgruppe 4.21 »Umwelteinflüsse und Schädigungsmechanismen« der BAM.
Während in den 1990er Jahren eine Elektronenstrahlmikrosonde für diese Analysen zur Verfügung stand, werden seit etwa zehn Jahren solche Untersuchungen mit einem Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) durchgeführt.
Schadstoffe beschäftigen derzeit Museen weltweit Heute weiß man, dass diese auch aus Materialien, die für den Ausstellungsbau verwendet werden, austreten können, was eine Gefahr für Exponate darstellt. Ein neues Verfahren namens BEMMA bietet nun erstmalig die Möglichkeit, relativ schnell und effektiv eine problemorientierte Untersuchung und Bewertung mit belastbaren und reproduzierbaren Ergebnissen vorzunehmen.
High-precision magnetic field sensors are of increasing interest in non destructive testing (NDT). In particular GMR-sensors (giant magneto resistance) are qualified because of their high sensitivity, high signal-to-noise ratio and high spatial resolution. We performed magnetic flux leakage measurements of artificial cracks with a GMR-gradiometer and a 3-axes GMR-magnetometer. Cracks of a depth of 44 μm still could be detected with a sufficient high signal-to-noise ratio. A semi-analytic magnetic dipole model was used for swiftly predicting magnetic stray fields. The reliable reconstruction based on measurements of artificial rectangular-shaped defects is demonstrated.
Die regelmäßige und korrekte Verwendung von Referenzmaterialien (RM) und zertifizierten Referenzmaterialien (ZRM) und die damit gewährleistete Rückführung der Messergebnisse auf anerkannte Bezugsgrößen (Standards) setzt sich, nicht zuletzt durch die Anforderungen der ISO/IEC 17025, zunehmend durch. Die Zuverlässigkeit und Richtigkeit von Messergebnissen hängt wesentlich von der Verfügbarkeit von Referenzmaterialien ab. Zertifiziertes Referenzmaterial (ZRM) ist damit für die Analytik ein unentbehrliches Hilfsmittel geworden.
Die Produktion von elektronischen, optischen und elektro-mechanischen Mikro- und Nanosystemen stellt hohe Anforderungen an die Messtechnik, um die Fertigungsprozesse zu optimieren und die Qualität zu prüfen. Existierende Messverfahren unterliegen Beschränkungen hinsichtlich des Auflösungsvermögens, der Messfeldgröße und des Ergebnisses der Messung. Der kombinierte Einsatz von Sensoren mit unterschiedlichen Fähigkeiten in den Auflösungsstufen mittels einer intelligenten Messstrategie ermöglicht eine effiziente Prüfung.
Neben den geeigneten Prüfstrategien werden auch Methoden zur Fusion und Auswertung der Daten von Sensoren mit unterschiedlichen Auflösungsfähigkeiten benötigt. Datenfusion bezeichnet dabei das Zusammenfügen verschiedener Messungen, um entweder unterschiedliche Eigenschaften eines Messobjekts in einem gemeinsamen Koordinatensystem angeben zu können oder um aus verschiedenen Messungen derselben Eigenschaft des Messobjekts einen Datensatz von höherer Qualität gegenüber den einzelnen Datensätzen zu erhalten. Voraussetzung für die Datenfusion ist Registrierung, die eine Überführung von Messdaten unterschiedlicher Messfelder oder Messmittel in ein gemeinsames Koordinatensystem darstellt und Thema dieses Beitrages ist.
Ziel des Vorhabens ist die hochgenaue und vollständige Erfassung innerer und äußerer Geometrien von Mikrobauteilen mittels Mikro-Computertomographie (µCT). Industriell wichtige Mikrobauteile sind z.B. Einspritzsysteme, Festplattenkomponenten oder Instrumente für die minimal-invasive Chirurgie. Typische Bauteilgrößen liegen hier im Bereich 0,1 mm - 100mm; typische zu messende Strukturen haben Größen von 0,5 µm - 500 µm. Mit klassischen Methoden der Messtechnik ist eine schnelle und hochgenaue Erfassung der gesamten Oberfläche von Mikrobauteilen bisher kaum möglich. Innenstrukturen von Mikrobauteilen können mit keiner optischen oder taktilen Messtechnik zerstörungsfrei gemessen werden. Diese Einschränkungen sollen mittels hochgenauer µCT überwunden werden. Hierzu soll der Messprozess simuliert werden, um die Anwendung von Korrekturverfahren zur Genauigkeitssteigerung zu ermöglichen. CT-Messungen an kalibrierten Mikroprüfkörpern sollen die Korrekturverfahren verifizieren. Für die Kalibrierung der Prüfkörper sollen Multisensor-Verfahren entwickelt und getestet werden. Diese sollen es erlauben, Prüfkörper gleichzeitig hochgenau und mit großer Messpunktdichte zu kalibrieren. Es ist geplant, die an Prüfkörpern erreichten Messunsicherheiten und Auflösungen zum Projektabschluss an realen, industriellen Mikrobauteilen (z.B. Mikrozahnrädern) messtechnisch nachzuweisen.
Validierte Messverfahren für die nichtgeometrische Größe Hydrophilie - Anwendung in der Mikrofluidik
(2011)
PET-P-DOPO is a phosphorus-containing polyester prepared from the glycol ether of the hydroquinone derivative of 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO) and dimethyl terephthalate. PET-P-DOPO and a blend of PBT with PET-PDOPO were investigated with respect to pyrolysis and fire behavior. PET-P-DOPO achieves a V-0 rating in the UL 94 test and exhibits a high LOI of 39.3%. The outstanding flame-retardant properties of PET-P-DOPO are the result of three different mechanisms (flame inhibition, charring and a protection effect of the intumescent char) that are active in PET-P-DOPO. The fire load and the peak of heat release rate (pHRR) are reduced to 34% and 17%, respectively. The char exhibits an intumescent multicellular structure enabling it to act as an efficient protection layer. As PET-P-DOPO is immiscible with PBT, the blend shows a lower breaking elongation than pure PBT. Compared to pure PET-P-DOPO, the flame retardancy of the blend is decreased according to the fraction of PET-P-DOPO used. Nevertheless, the flame-retardancy of PET-P-DOPO in the blend was good enough to compete with PBT flame-retarded by AlPi-Et (aluminum diethylphosphinate) that was used as a Benchmark.
Die Kornfeinung beim Schweißen ist mit einem Übergang von groben, stängeligen Körnern zu kleineren, globulitischen Körnern im Schweißgut verbunden. Die Feinung der Korngröße und Form führt sowohl zu einer wesentlichen Verbesserung der Schweißeignung als auch zu verbesserten mechanischen Eigenschaften. Heute gebräuchliche Schweißzusatzwerkstoffe enthalten zum Teil bereits geringe Mengen kornfeinender Zusätze, deren Wirksamkeit jedoch von einer Reihe weiterer Randbedingungen abhängt. Durch Zugabe definierter Mengen an Keimbildnern (AlTi5B1) in das Schmelzbad wurde die Abhängigkeit der Korn-größe und –form vom Titan/Bor-Gehalt untersucht. Weiterhin wurde der zur vollständigen Kornfeinung notwendige Mindestgehalt an Keimbildner für unterschiedliche Legierungen und unter unterschiedlichen Schweißbedingungen, sowohl beim WIG-Schweißen als auch beim Laserstrahlschweißen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Korngröße im Schweißgut bis auf ein Minimum von ca. 20µm verringern lässt und zugleich der Anteil der globulitischen Körner zunimmt. Der Mindestgehalt an Keimbildner für vollständige Korn-feinung hängt stark von Schweißgeschwindigkeit und Legierungszusammensetzung ab. Der Einfluss der Kornfeinung auf die Festigkeit, Duktilität sowie die Heißrissempfindlichkeit der Schweißverbindungen wird an ausgewählten Bespielen aufgezeigt.
Für die Abgrenzung der Anwendbarkeit verschiedener Methoden der numerischen Schweißsimulation sowie für die Vereinheitlichung der Voraussetzungen und der durchzuführenden Schritte bei der Simulation sind normative Regelwerke für den Anwender erforderlich. Da es derzeit noch keine normähnlichen Dokumente auf diesem Gebiet gibt, wurde vom DIN der Arbeitsausschuss NA 092-00-29-A "Schweißsimulation" gegründet, welcher sich mit der Erarbeitung der entsprechenden Dokumente befasst. Dieses Gremium wurde gemeinsam mit dem Gemeinschaftsausschuss FA 12 "Anwendungsnahe Schweißsimulation" der Forschungsvereinigung des DVS initiiert.
Das Ziel der Normungsarbeit im Bereich der numerischen Schweißsimulation besteht in der Erarbeitung einer DIN SPEC, die die Vorgehensweisen bei der Simulation verschiedener Schweißphänomene und -verfahren langfristig standardisieren soll. In einem durch den genannten Arbeitsausschuss bereits vorbereiteten Entwurf der DIN SPEC 32534-1 wurde die Struktur des Hauptdokuments festgelegt. Im Hauptdokument sind die Anwendungsbereiche und die wesentlichen Begriffe der Schweißsimulation spezifiziert. Des Weiteren wurde die allgemein gültige Simulationsstruktur erarbeitet, welche als Empfehlung für den Auftraggeber und den Auftragnehmer bei der Formulierung und Abwicklung eines Dienstleistungsauftrages sowie für den Neueinstieg in die Schweißsimulation dienen soll.
Den Schwerpunkt stellt die Vorstellung der neuen DIN SPEC mit der Erläuterung der wesentlichen Simulationsschritte dar. Im Weiteren wird auf die Klassifizierung der Unterdokumente in Abhängigkeit des Schweißverfahrens und des angestrebten Simulationsergebnisses eingegangen. Schließlich wird ein Ausblick auf die weiteren Themenfelder des Arbeitsausschusses NA 092-00-29-A "Schweißsimulation" sowie auf die internationalen Aktivitäten auf diesem Gebiet gegeben.
Schweißeigenspannungen - im Besonderen infolge von Strahlschweißprozessen - annähernd der werkstoffspezifischen Streckgrenze können durch eine mögliche Spannungsrelaxation oder verstärkte Spannungsrisskorrosion lebensdauerreduzierende Konsequenzen mit sich ziehen. Aus diesem Grund wurden viele Verfahren entwickelt, welche diese Eigenspannungen reduzieren können. Jedoch sind diese Verfahren kostenintensiv oder nur für breite Schweißnähte und einfache Bauteilgeometrien anwendbar. Die in dieser Arbeit dargestellte Methode nutzt den Schweißstrahl für den Schweißprozess sowie in defokussierter Form für eine thermische Nachbehandlung des Bauteils. Hierfür läuft der defokussierte Strahl durch hochfrequente Strahlablenkung beidseitig der Schweißnaht mit einer bestimmten zeitlichen Distanz dem Schmelzbad nach und wird zum Aufheizen dieser Materialbereiche genutzt. Mit dieser Prozedur ist es möglich die Spannungen in schmalen Schweißnähten mit großen Spannungsgradienten im Vergleich zu anderen spannungsreduzierenden Verfahren ohne Kontaktflächen oder zusätzlichem Equipment effizient zu reduzieren. Abhängig von der Bauteilgeometrie und der Strahlleistung können unterschiedliche Prozessparameter für dieses Verfahren angewandt werden. Es werden die Mechanismen der Eigenspannungsreduzierung in diesem Prozess und deren Abhängigkeit von den Prozessparametern anhand von Ergebnissen aus FEM-Simulationen diskutiert. Zudem wird in einer Reihe von experimentellen Ergebnissen die Anwendbarkeit von bereits für lineare Schweißnähte ermittelte Verfahrensparameter auf axiale und radiale Rundnähte nachgewiesen. Hierbei zeigen die besten experimentellen Ergebnisse für Elektronenstrahl- sowie für Laserstrahlschweißnähte Spannungsreduktionen größer als 90 %.
Short Term Metallurgy and Hot Cracking During Laser Beam Welding of Austenitic Stainless Steels
(2011)
Industrial application of high alloyed austenitic stainless steel laser welding has grown significantly in the recent time due to the continuous improvement of compact and high power density lasers systems. The application of such processes meanwhile ranges from pipeline or railway car body manufacturing to the production of household wares. The largest advantages of the laser application to welding production are much higher welding speeds, reduction or complete exclusion of welding consumables, easy design of the weld joints, decrease of thermal distortions and thus, costs saving. In contrast to arc welding, laser beam welding might particularly be associated with metallurgical defects, like the formation of hot cracks. Such phenomena are related to an order of magnitude higher temperature gradients and cooling rates in the solidification zone, providing rapid solidification kinetics which may cause significant segregation of alloying elements such as Ni and Cr and respective undercooling of the solute at the solidification front. In specific metastable austenitic stainless steels alloys in vicinity of the so called eutectic rim of the Fe-Cr-Ni constitutional diagram, such effects might entail a change of solidification mode from primary ferrite to austenite, providing an increased risk of solidification cracking. Previous studies has shown that the primary solidification mode change during laser beam welding of Cr-Ni austenitic stainless steels such alloys could be effectively influenced by nitrogen absorption as well as by the laser plasma type and also proved the occurrence of metastable primary ferritic solidification. In the present contribution, such results are compared to recent investigations of laser welding newer austenitic Fe-Cr-Mn-Ni steel grades by identification of respective hot cracking critical welding parameter intervals and strain rates in the Controlled Thermal Weldability (CTW) Test.
This chapter summarizes the recent development in the relatively new and emerging field of structural health monitoring using polymer optical fiber (POF) sensors, also referred to as plastic optical fiber sensors. The extraordinary mechanical properties of POF in terms of strainability and ruggedness allows for measurement applications that could not or only insufficiently be solved with existing techniques. A great number of measurement parameters relevant for structural health monitoring applications, such as strain, displacement, crack width, vibrations or moisture can be measured with POF sensors. Numerous sensing principles have been proposed during the last 20 years and the most promising techniques and developments for SHM will be introduced. The focus is on the measurement of physical quantities for early damage detection and propagation, structural surveillance and analysis of dynamic processes.
Biogenic impact on materials
(2011)
Materials as constituents of products or components of technical systems rarely exist in isolation and many must cope with exposure in the natural world. This chapter describes methods that simulate how a material is influenced through contact with living systems such as microorganisms and arthropods. Both unwanted and desirable interactions are considered. This biogenic impact on materials is intimately associated with the environment to which the material is exposed (Materials-Environment Interaction, Chap. 15). Factors such as moisture, temperature and availability of food sources all have a significant influence on biological systems. Corrosion (Chap. 12) and wear (Chap. 13) can also be induced or enhanced in the presence of microorganisms. Section 14.1 introduces the categories between desired (biodegradation) and undesired (biodeterioration) biological effects on materials. It also introduces the role of biocides for the protection of materials. Section 14.2 describes the testing of wood as a building material especially against microorganisms and insects. Section 14.3 characterizes the test methodologies for two other groups of organic materials, namely polymers (Sect. 14.3.1) and paper and textiles (Sect. 14.3.2). Section 14.4 deals with the susceptibility of inorganic materials such as metals (Sect. 14.4.1), concrete (Sect. 14.4.2) and ceramics (Sect. 14.4.3) to biogenic impact. Section 14.5 treats the testing methodology concerned with the performance of coatings and coating materials. In many of these tests specific strains of organisms are employed. It is vital that these strains retain their ability to utilize/attack the substrate from which they were isolated, even when kept for many years in the laboratory. Section 14.6 therefore considers the importance of maintaining robust and representative test organisms that are as capable of utilizing a substrate as their counterparts in nature such that realistic predictions of performance can be made.