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Organisationseinheit der BAM
Drucksondierungen, teufengenaue Probenahme und Präparation MKW-kontaminierter Lockersedimente
(2000)
Minimally invasive injection of calcium phosphate cement into bone defects in aged sheep vertebrae has been used as a model for the treatment of osteoporotic vertebral fractures. One of the therapeutic criteria is a compression test of non-treated or treated vertebral bodies. In the present study, an in situ compression test with a stepwise load increase was performed with small spongiosa cylinders from the vertebrae under continuous monitoring by μCT. This allows localization of bone cracks and the visualization of correct placement and form of the bone cylinder. In addition, the effects of an uneven load distribution on the sample due to an irregular shape and a subsequent underperformance of the test sample can be excluded by controlling its shape under increasing load. There was a good agreement between the measured data and those obtained by simulated load-dependent transformation on the basis of a digital volume correlation between consecutive compression tests on the bone surface under the assumption of homogeneous bone material. Mechanic simulation was executed by directly using structural voxel data, resulting in maps of Von Mise stresses and predicted displacements.
The effects of refraction (phase-contrast) are normally considered as disturbances in high-resolution μCT-measurements. We show that in the case of small objects with low absorption a single-distance phase-retrieval algorithm not only reduces the edge enhancement, but also raises the signal-to-noise ratio sufficiently to allow dimensional measurements. This is exemplified at an optical element for optical fibre connectors.
Sollten CT Aufnahmen quantitativ und automatisch ausgewertet werden, ist die Qualität der Tomogramme ein wesentlicher Punkt. Außerdem steht bei Serienmessungen nur eine begrenzte Meßzeit für jede Probe. Es werden die verschiedenen Mikrofokusröhren in Bezug auf die Parameter Orts- und Dichteauflösung, sowie Meßzeit verglichen, CT Beispiele dazu gezeigt.
The combination of tomographic, microstructural data with other experimental techniques and with modeling is paramount, if we want to extract the maximum amount of information on material and component properties. In particular, quantitative image analysis, statistical approaches, direct discretization of tomographic reconstructions represent concrete possibilities to extend the power of the tomographic 3D representation to insights into the material and component performance. This logic thread holds equally for industrial and academic research, and valorizes expensive experiments such as those carried out at synchrotron sources, which cannot be daily repeated. We shall show a few examples of possible use of X-ray tomographic data for quantitative assessment of damage evolution and microstructural properties, as well as for non-destructive testing. We will also show how X-ray refraction computed tomography (CT) can be highly complementary to classic absorption CT, being sensitive to internal interfaces.
Blick in den Boden
(2016)
Injection of poly(methyl methacrylate) cements, one standard Treatment for osteoporotic vertebral body fractures, may lead to critical loads and subsequent fractures in adjacent vertebral bodies. Biodegradable calcium phosphate cements (CPC) with bioinductive growth factors may be an alternative, since they have a Young’s modulus comparable to that of cancellous bone. Non-destructive tests with μCT and quantitative Image evaluation are used to assess new bone growth and material resorption following intravertebral injection of CPC. Immediate deep-freezing of excised bone prevents shrinkage or tissue disintegration and the samples have to be kept frozen for all following steps, including transport, μCT measurements, and subsequent biomechanical tests. Here we will report on a set-up to preserve the frozen state of the material and allow stable long-term serial μCT measurements. In addition, the image processing technique for the evaluation of bone growth and selected results on subsequently carried out compressive strength tests will be presented.
Zwei Bildhauermodelle aus dem Georg-Kolbe-Museum Berlin standen
zur Restaurierung an. Das kleinere, 'Lucino' (1920), 41cm, wurde hochauflösend
mit CT gemessen, da mittels CT sowohl der Herstellungsprozeß einer Gipsstatue
als auch der innere Zustand, wie Ergänzungen, Klebungen und Armierungen,
festgestellt werden können. Aus den CT Bildern ergab sich eine für die vorher vermutete
Gipszusammensetzung ungewöhnliche innere Struktur. Mit einer Freihand
bedienten Röntgenpistole zur Messung der Röntgenfluoreszenz wurde daraufhin die
Zusammensetzung des Materials der Statuette als Terracotta bestimmt. Durch den
Einsatz von Helium als Spülmittel konnten auch leichte Materialien nachgewiesen
und so eine Unterscheidung zwischen Gips und gebranntem Ton durchgeführt werden.
Aus den CT Daten wurde eine virtuelle Darstellung der äußeren Geometrie gewonnen.
Ein damit versuchsweise erstelltes Replik (Rapid Prototyping, 3D-Drucker,
TU-Berlin) entsprach nicht den Anforderungen des Museums zur Erstellung einer
Gußform für eine Bronzekleinserie der Statuette.
Die zweite Statue, die 'Große Nacht' (1930) ist mit ihrer Größe von 2,12m und aufgrund
des durch korrodierende Metallarmierung verursachten Schadensbildes nicht
mehr transportfähig. Eine in-situ Untersuchung mit dem mobilen Tomographen, der
in den 1980ern zur Untersuchung von Bäumen gebaut und jetzt mit einem modernen
Flachdetektor und einer Röntgenröhre ausgestattet ist, wird vorgestellt. Die Möglichkeiten
der in-situ CT für große Skulpturen werden anhand der Ergebnisse diskutiert.
Revealing the inner secrets of intumescent chars by advanced small scale tests combined with µ-CT
(2015)
Testing of intumescent coatings for Steel is usually done in intermediate scale or even full scale experiments and is hence quite expensive. We developed two complementary small scale tests, simulating fully developed Tire. First is a strongly modified electrical muffle furnace, which is now able to follow the Standard temperature-time curve (according EN 1363-1) for 90 min in a very accurate manner. Düring the experiment backside temperatures are recorded and the growth of the char is observed with a custom made high temperature endoscope. Second is a testing apparatus based on a propane-oxygen-bumer for direct severe flame impingement of coated samples, reaching temperatures far above 1500 °C.
Our small scale samples are coated Steel plates of a size of 75 x 75 x 2 mm3. The structure-propertyrelation between additives, thermal properties and morphology of the char were examined using a well determined series of samples consisting of basic composition mixed with different additives. With the burner-testing-apparatus we studied the behavior of a high performance coating, which shows a transformation of the carbonaceous char into a ceramic foam at temperatures as high as 1600 °C. Nondestructive micro-computed tomography was used to characterize the morphology of the char. According to the structure of the foams we used different analytic methods like cell-detection or wallthickness-analysis. Additional scanning electron and optical microscopy were performed. The combination of the CT-data with the measured backside temperatures of the different samples provides us a deep understanding of the interaction between isolating properties and morphology of intumescent chars.
Untersuchungen haben gezeigt, dass sich ältere Schafe gut als Modell für die mi-nimalinvasive Behandlung von Osteoporose eignen [1]. Um einen Behandlungs-effekt nachzuweisen, wird dabei unter anderem die Belastungsfähigkeit des Kno-chens durch Druckversuche an kleinen Zylindern aus den behandelten und unbe-handelten Knochen bestimmt. Diese hatten hier einen Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 13 mm. Für den in-situ Druckversuch wurde eine Deben CT5000 verwendet. In einer Serie von Druckerhöhungen wurden die Proben je-weils tomographiert. Dabei ergab sich zunächst, dass mit der µCT innerhalb der Knochen im oberen und unteren Bereich schon Brüche nachgewiesen werden können, obwohl die gemessene Kraftaufnahmekurve keine Unstetigkeit zeigt. Deswegen wurden die starren Probenaufnehmer der Deben Anordnung durch bewegliche Aufnehmer ergänzt, die eine leichte Verkippung der belasteten Ober-flächen ausgleichen können. Ein Vergleich der gemessenen und der aus den µCT-Daten berechneten Verschiebungsfelder ergab trotz der komplexen Struktur der Knochen gute Übereinstimmungen. Diese Verschiebungen wurden dann mit den aus den µCT Daten simulierten mechanischen Druckversuchen, Von-Mise-Spannungen und daraus berechneten Verschiebungen verglichen. (VGStudioMax Simulation).