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- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (1)
- 2.2 Prozesssimulation (1)
- 2.4 Prüfung und Bewertung von Explosivstoffen/Pyrotechnik (1)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (1)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (1)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (1)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (1)
- 6.7 Materialsynthese und Design (1)
- 7.1 Baustoffe (1)
- 7.3 Brandingenieurwesen (1)
- 7.7 Modellierung und Simulation (1)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (1)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (1)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (1)
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- S Qualitätsinfrastruktur (1)
- S.1 Qualität im Prüfwesen (1)
The quality of components made by laser beam melting (LBM) additive manufacturing is naturally influenced by the quality of the powder bed. A packing density <1 and porosity inside the powder particles lead to intrinsic voids in the powder bed. Since the packing density is determined by the particle size and shape distribution, the determination of these properties is of significant interest to assess the printing process. In this work, the size and shape distribution, the amount of the particle’s intrinsic porosity, as well as the packing density of micrometric powder used for LBM, have been investigated by means of synchrotron X-ray computed tomography (CT). Two different powder batches were investigated: Ti–6Al–4V produced by plasma atomization and stainless steel 316L produced by gas atomization. Plasma atomization particles were observed to be more spherical in terms of the mean anisotropy compared to particles produced by gas atomization. The two kinds of particles were comparable in size according to the equivalent diameter. The packing density was lower (i.e., the powder bed contained more voids in between particles) for the Ti–6Al–4V particles. The comparison of the tomographic results with laser diffraction, as another particle size measurement technique, proved to be in agreement.
A concept for the application of a magnetocaloric device in energy-efficient air conditioners is introduced. In order to evaluate this concept, a test stand has been developed equipped with a magnetic field source providing about a 1.5-T flux density change into which different Regenerator geometries can be implemented and evaluated. A processing route for the production of profiled magnetocaloric LaFeSiMn-based composite plates by tape casting is presented. The processed plates show a maximum isothermal entropy change of about 3.8 J kg−1 K−1 at a magnetic field change of 1.5 T at 285 K. The hydraulic and thermal performance of regenerator geometries that can be realized by profiled plates is assessed by calculations.
Additive manufacturing of alkali-activated materials currently attracts a lot of attention, because of the possibility to produce customized high-performance elements for a range of applications, potentially being more resource-efficient than conventionally produced parts. Here, we describe a new additive manufacturing process for alkali-activated materials that is based on selective laser-heating of lithium aluminate/microsilica slurries. The new process-material combination allows to manufacture elements with complex geometries at high building rates and high accuracy. The process is versatile and transferrable to structures of sizes differing by orders of magnitude. The mechanical strength of the obtained materials was in the range of values reported for conventional metakaolin-based geopolymers, and superior to what has been hitherto reported for alkali-activated materials produced by additive manufacturing. This mechanical performance was obtained despite the fact that the degree of reaction of the lithium aluminate and the microsilica was low, suggesting that significant reactions took place only at the surface of the microsilica particles.
Worldwide there is a variety of regulatory provisions addressing nanomaterials. The identification as nanomaterial in a regulatory context often has the consequence that specific legal rules apply. In identifying nanomaterials, and to find out whether nanomaterial-specific provisions apply, the external size of particles is globally used as a criterion. For legal certainty, its assessment for regulatory purposes should be based on measurements and methods that are robust, fit for the purpose and ready to be accepted by different stakeholders and authorities. This should help to assure the safety of nanomaterials and at the same time facilitate their international trading. Therefore, we propose a categorisation scheme which is driven by the capabilities of common characterisation techniques for particle size measurement. Categorising materials according to this scheme takes into account the particle properties that are most important for a determination of their size. The categorisation is exemplified for the specific particle number based size metric of the European Commission's recommendation on the definition of nanomaterial, but it is applicable to other metrics as well. Matching the performance profiles of the measurement techniques with the material property profiles (i) allows selecting the most appropriate size determination technique for every type of material considered, (ii) enables proper identification of nanomaterials, and (iii) has the potential to be accepted by regulators, industry and consumers alike. Having such a scheme in place would facilitate the regulatory assessment of nanomaterials in regional legislation as well as in international relations between different regulatory regions assuring the safe trade of nanomaterials.
Therapeutische Antikörper sind innerhalb weniger Jahre zur wichtigsten pharmazeutischen Produktklasse aufgestiegen. Für 2023 werden weltweite Umsätze von über 200 Milliarden USD erwartet. Auch diagnostische Antikörper sind mittlerweile unverzichtbare Produkte, auf deren Basis zahllose Immunoassays und andere Schnelltests entwickelt wurden. Neben der bereits sehr aufwendigen Herstellung von Antikörpern ist deren Aufreinigung aus komplexen Zellkulturmedien oder Blutseren und -plasmen zu einem Engpass in der Produktion und Nutzung dieser komplexen Proteine geworden. Schnelle und einfache Reinigungsmethoden für Antikörper sind daher sehr gefragt.
In den letzten zwei Jahren wurden 11 neue Standards/Standardrevisionen zur RT veröffentlicht (ohne Strahlenschutz) und 5 werden dafür gestrichen. Es wird über die neuen Anforderungen ausgewählter Normen bzw. Normrevisionen informiert und insbesondere auch über die veränderten Parameter, die bei Prüfpraxis und bei der Klassifizierung zu berücksichtigen sind. Das wichtigste Projekt ist die Revision der DIN EN ISO 17636-1, -2, RT von Schweißverbindungen, in ISO TC 44 SC 5 WG 1. Die Standards zur Schweißnahtprüfung in der Kerntechnik, DIN 25435, wurden ins Englische übertragen und bei ISO TC 85 SC 6 bearbeitet. Hauptaktivität bei ASTM ist gegenwärtig die Überarbeitung der CT-Standards und die Berücksichtigung der Anforderungen an das dimensionelle Messen. Der Guide ASTM E 1441 zur Bestimmung von MTF, Kontrast-Detail-Funktion (CDF) und Kontrast-Diskrimination-Diagramm (CDD) wird revidiert. E 2445 zur CR Long Term Stability wird ebenfalls revidiert. Die Revision soll auch in die ISO 16371-1 eingehen. Dazu ist ein Round Robin-Test geplant. Auch die Standards zur Durchstrahlungsprüfung auf Korrosion und Ablagerungen in Rohren mit Röntgen- und Gammastrahlen (EN 16407-1, -2, 2014) wurden revidiert. Diese Revision wurde als DIN EN ISO 20769-1, -2 2018 veröffentlicht und EN 16407 wird zurückgezogen. Die Revision der Standards EN 12543 und EN 12679 zur Messung der Brennfleckgröße und der Strahlergröße ist mit Verzögerung in Überarbeitung, um die digitalen Detektoren und Messmöglichkeiten mit Bildverarbeitungsprogrammen zu berücksichtigen. Ein Entwurf zur Messung der Brennfleckgröße von nano-Fokusröhren wird derzeit vom Europäischen Metrologie-Programm EMPIR gefördert. Zur radiographischen Gussteilprüfung wurde der Standard EN 12681 revidiert und 2018 veröffentlicht. Er wurde um Zulässigkeitsgrenzen erweitert und die digitale Radiographie wurde in Teil 2 berücksichtigt.
Alkali-Kieselsäure-Reaktion in Betonfahrbahndecken unter Berücksichtigung von Verkehr und Taumitteln
(2019)
In Betonfahrbahndecken treten häufig Schäden auf, welche mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Obwohl die Hintergründe einer solchen AKR intensiv untersucht wurden, gibt es bei Betonfahrbahndecken besondere Randbedingungen, welche die Schadreaktion signifikant erhöhen können. Diese sind vor allem die Überlagerung der mikrostrukturellen Degradation durch Verkehrsbeanspruchung mit externer Alkali-Zufuhr durch Taumittel. Bisherige Untersuchungen der AKR beschränkten sich auf die Ausgangsstoffe (Gesteinskörnung, Zement, Bewertung des Betons), wobei die besonderen Randbedingungen außer Acht gelassen wurden. Betonfahrbahndecken sind zyklischen Belastungen aus Verkehr und Witterungsbedingungen ausgesetzt.
In einem gemeinschaftlichen Forschungsprojekt wurden die verschiedenen, gegenseitig voneinander abhängigen, Einflussfaktoren auf eine schädigende AKR in Betonfahrbahndecken sowohl experimentell untersucht als auch numerisch modelliert. Auf Mikro-Ebene wurden die AKR-bezogenen Transportprozesse innerhalb der Gesteinskörnung, sowie die Gelbildung und der Ionen-Transport, untersucht. Auf Meso-Ebene fokussierte das Projekt auf die Charakterisierung der durch zyklische Belastung induzierten Schädigung im Mikrogefüge des Betons. Des Weiteren wurde das Transportverhalten in ein derart geschädigtes Betongefüge mit und ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Einflusses überrollender Reifen beschrieben und dessen Auswirkung auf eine AKR analysiert. Schließlich wurde auf Makro-Ebene das Risiko eines AKR-bedingten Schadens bewertet. Einige ausgewählte Ergebnisse werden in diesem Beitrag dargestellt.
Increasing numbers of implant revisions are a current clinical issue. Interactions of the endoprosthesis biomaterial with the body affect implantation time by wear processes, i.e. corrosion and abrasion. Previously, cobalt-chrome implants were shown to cause high levels of cobalt ions being deposited in the bone matrix. To determine a poten- tial functional role of these ions on bone homeostasis, we have developed a non-destructive dual analysis of highly sensitive elemental analysis by synchrotron XRF directly in undecalcified histological bone thin sections (4 μm). In this study, samples from 28 bone samples from hip endoprosthesis carriers (Surface Replacement Arthroplasty, metal-on-metal bearing) with an implant lifetime of 17–1750 days were used. Results were compared to age- matched control specimens. The histological analysis identified areas of bone cell activity and assigned them for XRF measurements. Co-Cr wear particles were identified in the bone marrow. In addition, Co ions were highly enriched in the mineralized bone matrix. The cobalt deposits were not homogeneously distributed, and areas of high signal intensity were identified. Co was distinctly deposited in the newly formed osteoid layer, but also within deeper layers of the bone matrix, whereby the Co concentration increased with higher degrees of bone matrix mineralization. In the current study, we determined cobalt accumulations in the bone matrix and showed for the first time via synchrotron XRF with a high spatial resolution direct on histological slides, that cobalt deposits in the mineralized bone matrix in a mineral-specific way that is dependent upon the implant lifetime.
Porous materials play an important role in several fields of technology, especially for energy applications like photovoltaics, electrolysis or batteries. The activity of porous films is affected by properties like porosity, film thickness, chemical composition of the material as well as the crystallinity of the framework. The complex morphology of such porous films constitutes a challenge even for modern analytical techniques and requires new approaches employing the combination/complementation of data of different analytical methods. In this contribution we characterize thin mesoporous iridium-titanium mixed oxide film properties by Electron Probe Microanalysis (EPMA) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) at an SEM.
Analysis of Elemental Composition of Fe1-xNix and Si1-xGex Alloy Thin Films by EPMA and μ-XRF
(2019)
The present study reports on measurements on thin Fe-Ni films on silicon and first-time results of analysis on Si-Ge thin films deposited on a non-conductive aluminium oxide Substrate by electron probe microanalysis (EPMA). Standard-based and standardless EPMA (with EDS) results were used in combination with the thin film analysis software Stratagem for the quantification.
Further, X-ray fluorescence analysis (XRF) can be used for the determination of elemental composition and thickness of such films as well. In this case, XRF with a μ-focus X-ray source (μ-XRF) attached to a SEM was applied. For quantification, a fundamental parameter (FP) approach has been used to calculate standard-based and standardless results.
Both thin film systems have been chosen as samples of an international round robin test (RRT) organised in the frame of standardisation technical committee ISO/TC 201 ‘Surface chemical analysis’, under the lead of KRISS. The main objective of the RRT is to compare the results of atomic fractions of Fe1-xNix and Si1-xGex alloy films obtained by different surface Analysis techniques, such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy (AES), and secondary ion mass spectrometry (SIMS) applied in the depth-profiling operation mode.
Five samples of different atomic fractions of each thin film system, i.e., Fe1-xNix and Si1-xGex, have been grown by ion beam sputter deposition on silicon and Al2O3 wafers, respectively. Reference FeNi and SiGe films with well-known elemental composition and thickness have been also supplied for standard-based analysis. An excellent agreement has been obtained between the atomic fractions determined by EPMA and µ-XRF with the KRISS certified values.zeige mehr
Antifoulingmittel im Wasser
(2019)
Bei Störfallauswirkungsbetrachtungen an Biogasanlagen muss das Versagen der Folienabdeckung der Gärbehälter untersucht werden.
Hierbei sind insbesondere Risse in derselben hinsichtlich des austretenden Massenstromes an Biogas zu bewerten, ebenso wie der durch eine Zündung resultierende Flammenstrahl. Zurzeit existieren für Biogasfolien keine Erkenntnisse zu realistischen Ausflussziffern für die Massenstromberechnung. Die Anwendbarkeit verfügbarer Modelle zur Berechnung der Wärmestrahlung ist ebenso bisher ungeklärt. Um diese Fragestellungen zu untersuchen, wurden in der BAM Versuche an einem 80 m3 Biogassack durchgeführt.
To increase the competitiveness of jacket substructures compared to monopiles a changeover from an individual towards a serial jacket production based on automated manufactured tubular joints combined with standardized pipes has to be achieved. Therefore, this paper addresses fatigue tests of automatically welded tubular X-joints focusing on the location of the technical fatigue crack. The detected location of the technical crack is compared to numerical investigations predicting the most fatigue prone notch considering the structural stress approach as well as the notch stress approach. Besides, the welding process of the automated manufactured tubular X-joints is presented.
Im Zuge von Trockenlegungsarbeiten in einem Keller wurden große Hohlräume hinter den Kellerwänden mit Bauschaum verfüllt. Das Treibmittel der Montageschaumdosen führte zu einer Explosion, durch die drei Arbeiter und eine weitere Person – zum Teil schwer – verletzt wurden und größerer Sachschaden entstand. Dieser Aufsatz stellt den Strafbefehl gegen den Geschäftsführer der Baufirma vor und bereitet die Aussagen zu fehlender Gefährdungsbeurteilung, nicht ausreichenden Schutzmaßnahmen und nicht erfolgter Substitution auf.
Near-ambient pressure x-ray photoelectron spectroscopy (NAP-XPS) is a less traditional form of XPS that allows samples to be analyzed at relatively high pressures, i.e., at greater than 2500 Pa. With NAP-XPS, XPS can probe moderately volatile liquids, biological samples, porous materials, and/or polymeric materials that outgas significantly. In this submission, we show survey, C 1s, O 1s, and N
1s narrow scans from an aqueous solution of a common protein, bovine serum albumin. The C 1s peak envelope is well fit to four symmetric peaks of equal width that correspond to carbon bonded to carbon and hydrogen (C-1), carbon singly bonded to oxygen (C-2), carbonyl and/or amide carbon (C-3), and carboxyl carbon (C-4). Two possible peak fits are considered for the N 1s and O 1s peak envelopes. The N 1s signal is fit to four peaks that correspond to amine (—NH2), Amide (OvCZNH2), ammonium (—NH3 +), and N2(g) nitrogen, and alternatively to three peaks that correspond to amine, amide, and N2(g) nitrogen. The O 1s peak envelope is similarly fit to three and four components.
Die P-Rückgewinnung aus Teilströmen mit erhöhten P-Gehalten kann direkt in den Kläranlagenbetrieb integriert werden und führt dort in vielen Fällen zu betrieblichen und ökonomischen Vorteilen. Sie ist in der Regel auf Bio-P-Kläranlagen beschränkt, da hier die anaerobe P-Rücklösung initiiert und genutzt werden kann. Durch die reine P-Rücklösung durch Schaffung anaerober Bedingungen ist allerdings das Potential der Rückgewinnung auf 5 bis 15 Prozent der Zulauffracht limitiert.
Die meisten Kläranlagen in Deutschland werden mit einer chemischen Phosphor-Fällung betrieben. Diese Anlagen können aus dem Klärschlamm Phosphat in ausreichend hoher Konzentration nur zurückgewinnen, indem zusätzlich anorganische Säuren wie Schwefelsäure zugeführt werden oder ein Aufschluss mit flüssigem Kohlendioxid stattfindet. Es wird angenommen, dass sich mit diesen Verfahren mehr als 50 Prozent der Zulauffracht einer Kläranlage zurückgewinnen lassen. Der Aufschluss von Klärschlamm mit Schwefelsäure geht aber mit vergleichsweise hohen Umweltwirkungen sowie mit höheren Kosten im Vergleich zu anderen Phosphor-Rückgewinnungsverfahren einher. Ein sehr hohes Potential der Rückgewinnung von Phosphor (P) ist bei allen Verfahren gegeben, die als Rohstoff die Asche aus der Monoverbrennung verwerten. Der Aufschluss mit anorganischen Säuren ermöglicht die sichere Phosphor-Rückgewinnung von mehr als 80% Prozent des Kläranlagenzulaufs. Die Verfahren sind zum Teil großtechnisch umgesetzt oder es befinden sich großtechnische Anlagen im Bau. Auch thermochemische Verfahren wurden entwickelt und deren Einsatzbereitschaft im großtechnischen Maßstab erfolgreich demonstriert. In dem nachfolgenden Beitrag werden unterschiedliche praxiserprobte Verfahren zur Phosphor-Rückgewinnung unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten vorgestellt.
Bundling analytical capacities to understand phase formation in recycling of functional materials
(2019)
Transitioning from combustion engine-driven transportation to e-mobility demands a paradigm shift – from a system geared to maximize energy efficiency (i.e. fuel consumption) to a system that may be constrained by the availability of high technology (critical) metals required for electrical energy storage systems and drives. In the wake of these developments efforts in securing new resources of these metals from recycling of end-of-life products are increasing steadily.
Recycling of Li-Ion batteries has recently been evaluated. The results pinpoint to a critical need for understanding slag Formation and its dependence on metal components like Mn under extreme conditions. This will allow researchers to predict optimal Operation setting and to react quickly to changing market demands (which may be Li or Co at one point but may also shift to Ni or rare earth elements (REE)). The long-term goal is to control the formation of specific phases in slags allowing for a Maximum yield of elements of interest and optimal recovery in the separation processes that follows. The combination of data on the physical micro structure and local chemistry of the multi-Phase products during and after processing will help to understand and derive thermodynamic and kinetic data on its formation.
In this paper we are giving an overview on the analytical challenges and approaches to provide robust data on local element concentration and species (especially Mn which is a common component of next generation Li-ion batteries cathodes), spanning the dimensions from the nanometer scale to the bulk material. The complementary interactions of X-rays and electrons make them ideal probes to collect Interface and “in-depth” information. Before- and -after studies as well as in situ structural changes and Phase (trans)formation, changes in elemental and elemental species (e.g. oxidation state) distribution may be tracked by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence microscopy and X-ray Absorption spectroscopy. The application of such advanced analytical tools will not only provide essential clues during early lab-based experiments towards the development of new recycling technologies, but may also be deployed for on-line and in-line monitoring of industrial processes.
Solutions of organic analytes of known mass fraction are typically used to calibrate the measurement processes used to determine these compounds in matrix samples. Appropriate value assignments and uncertainty calculations for calibration solutions are critical for accurate measurements. Evidence of successful participation in formal, relevant international comparisons is needed to document measurement capability claims (CMCs) made by national metrology institutes (NMIs) and designated institutes (DIs). To enable NMIs and DIs to update or establish their claims, in 2015 the Organic Analysis Working Group (OAWG) sponsored CCQM-K131 "Low-Polarity Analytes in a Multicomponent Organic Solution: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Acetonitrile".
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) result from combustion sources and are ubiquitous in environmental samples. The PAH congeners, benz[a]anthracene (BaA), benzo[a]pyrene (BaP), and naphthalene (Nap) were selected as the target analytes for CCQM-K131. These targets span the volatility range of PAHs found in environmental samples and include potentially problematic chromatographic separations. Nineteen NMIs participated in CCQM-K131. The consensus summary mass fractions for the three PAHs are in the range of (5 to 25) μg/g with relative standard deviations of (2.5 to 3.5) %.
Successful participation in CCQM-K131 demonstrates the following measurement capabilities in determining mass fraction of organic compounds of moderate to insignificant volatility, molar mass of 100 g/mol up to 500 g/mol, and polarity pKow < −2 in a multicomponent organic solution ranging in mass fraction from 100 ng/g to 100 μg/g: (1) value assignment of primary reference standards (if in-house purity assessment carried out), (2) value assignment of single and/or multi-component organic solutions, and (3) separation and quantification using gas chromatography or liquid chromatography.