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Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (68)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (68)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (9)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (9)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (7)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (4)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (4)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (2)
- 6 Materialchemie (2)
- 6.7 Materialsynthese und Design (2)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (2)
- 1.2 Biophotonik (1)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- 5 Werkstofftechnik (1)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 8.3 Thermografische Verfahren (1)
- 9 Komponentensicherheit (1)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
- VP Vizepräsident (1)
- VP.2 Informationstechnik (1)
Paper des Monats
- ja (1)
Eingeladener Vortrag
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In Glasfasern eingeschriebene Bragg-Gitter (FBG: fibre-based Bragg gratings) sind über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge in der Lage, Stauchungen und Dehnungen von Glasfasern hochgenau zu erfassen. In Kompositwerkstoffe eingebettete faseroptische Sensoren können Bauteile bezüglich ihrer mechanischen Integrität überwachen und früh-zeitig Informationen über Materialveränderungen gewinnen.
Um die Zuverlässigkeit eines solchen Sensors zu gewährleisten, ist es wichtig, die korrekte Funktion des Sensors im Verbund mit der Werkstoff-Matrix on-line und in-situ sicherzu-stellen. Im Rahmen des DFG-Projekts FAMOS² (FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor) wurde ein selbstdiagnosefähiger Schichtsensor entwickelt, der mit Hilfe von magnetostriktiven Aktorschichten aus Nickel bzw. Eisen-Nickel validiert werden kann.
Der FAMOS²-Schichtsensor wird durch ein PVD (physical vapour deposition)/ECD (electro-chemical deposition) Hybridschichtsystem realisiert, das auf dem Fasermantel im Bereich des FBG haftfest, homogen und langzeitfunktional abzuscheiden ist. Dabei wird in einem ersten Schritt ein etwa 100 Nanometer dünnes PVD-Schichtsystem aus Chrom und Kupfer als Haftvermittler auf der Glasfaser bzw. als leitfähige Startschicht für den nachfolgenden ECD-Prozess abgeschieden. Um eine rotationssymmetrische Schich-tabscheidung zu gewährleisten, erfolgt während der PVD-Beschichtung eine Rotation der Glasfasern. In einem zweiten Schritt wird dann unter Verwendung eines klassischen Watts-Elektrolyten in einer speziell entwickelten ebenfalls rotationssymmetrisch aufgebau-ten ECD-Durchströmungszelle dann die etwa 30 Mikrometer dicke, magnetostriktive Ak-torschicht auf dem PVD-Schichtsystem abgeschieden, im Vergleich sowohl reine Nickel-Schichten als auch Nickel-Eisen-Schichten.
Ein äußeres Magnetfeld dehnt die magnetostriktive Aktorschicht und damit auch die Faser reversibel. Diese Dehnung führt zu einer Verschiebung der Bragg-Wellenlänge, welche direkt mit der Stärke eines zu messenden oder zu Validierungszwecken vorgegebenen Magnetfeldes korreliert. Die Anpassung der Beschichtungsverfahren an die Fasergeome-trie und die mechanischen Eigenschaften der Hybridschichten werden hinsichtlich der me-chanischen Integrität des faseroptischen Sensors diskutiert und der Nachweis der Selbst-diagnosefähigkeit erbracht.
Flammschutz von polymeren Baustoffen: Bewertung von Konzepten auf der Basis von small- scale Cone Calorimeter Untersuchungen. In der Arbeit wurden zwei unterschiedliche Flammschutzkonzepte polymerer Baustoffe mit Hilfe des Cone Calorimeter untersucht und bewertet. Polymer-Schicht-Nanocomposites sind ein neues Konzept für flammgeschützte Werkstoffe, die aus einer Polymermatrix und der Zugabe eines nanoskaligen Schichtsilikat- Additivs von ca. 5 Gew.-% bestehen. Im Brandfall bilden die Schichtsilikate eine Barriere, die den Wärmetransport in das Material bzw. den Stofftransport der Pyrolysegase aus dem Material hemmt. Mit einem Modellsystem wurde gezeigt, dass dieser Barriereeffekt das Brandverhalten hinsichtlich der Flammenausbreitung verbessert, in anderen Brandszenarien aber wirkungslos bleibt. Die Ergebnisse der Cone Calorimeter Untersuchungen wurden mit denen der Entflammbarkeitstests UL 94 und LOI verglichen. Eine Korrelation in Richtung kleiner Probendimensionen (downscale) und in Richtung Phase der Brandentstehung wurde aufgezeigt. Die Anwendung intumeszierender Beschichtungen auf Bauteile verschiedener Art, wie z. B. tragende Stahlkonstruktionen, ist ein etabliertes Brandschutzkonzept. Das intumeszierende Polymermaterial schäumt unter Wärmeeinwirkung auf und bildet eine wärmeisolierende Schicht. Zur Bewertung der Wirkungsweise dieses Polymermaterials wurde ein auf Temperaturmessungen basierendes Verfahren mit dem Cone Calorimeter und für Simulationsrechnung entwickelt. Die Ergebnisse wurden mit denen aus Kleinprüfstanduntersuchungen verglichen. Eine Korrelation in Richtung großer Probendimensionen (upscale) und in Richtung der Phase des voll entwickelten Brandes konnte bis zu einer Temperaturgrenze gezeigt werden.
Polymeric intumescent coatings are fire protective materials that increase their thermal resistance when exposed to high temperatures to prevent building structures from damage. The idea of the investigation was to develop a simple test method to determine the time dependent thermal conductivity of intumescent coatings. Therefore steel plates were coated with two different intumescent systems. During cone calorimeter tests the temperature at the back side of the coated plates was measured. These results were used to calculate the time dependent thermal resistance of the protective layer with the simulation program IOPT2D for different external heat fluxes and different layer thickness.
Polymeric nanocomposites are discussed as one of the most promising advanced materials whose nanoscale effects can be exploited for industry. Layered silicate polypropylene-graft-maleic anhydride nanocomposites are investigated as a model to clarify the potential of such materials in terms of fire retardancy. The nanostructure is characterized using transmission electron microscopy (TEM) and shear viscosity. The fire behavior is characterized using different external heat fluxes in cone calorimeter, limiting oxygen index and UL 94 classification. A comprehensive fire behavior characterization is presented which enables an assessment of the materials’ potential with respect to different fire scenarios and fire tests. The influence of morphology and the active mechanisms are discussed, such as barrier formation and changed melt viscosity. To our knowledge, it is the first attempt to illuminate the concept’s strengths, such as the reduction of flame spread, and weaknesses, such as the lack of influence on ignitability, in a clear, comprehensive and detailed manner.
The influence of different organobentonites on the decomposition and the combustion behaviour of an epoxy resin were examined. The epoxy resin is a cationically polymerised cycloaliphatic epoxy resin flexibilised with poly(tetrahydrofuran) (PTHF), with hydroxyl endgroups. The bentonite was modified with either an ammonium or a phosphonium salt. The thermal decomposition of the PTHF induced by the initiator, used for the cationic polymerisation, did neither take place for the nanocomposite based on the ammonium bentonite nor for that based on the phosphonium bentonite. This improved decomposition characteristic lead to a larger time to ignition for both kinds of nanocomposites compared to the not modified polymer, which is not the case for other polymer/clay nanocomposites described in the literature. The fire behaviour was investigated using limiting oxygen index (LOI), a horizontal burner test and a cone calorimeter. The forced flaming conditions in the cone calorimeter were varied using different external heat fluxes between 30 and 70 kW · m-2. The fire behaviour of the nanocomposites was improved in comparison to the polymer, and phosphonium bentonite was superior to ammonium bentonite. The main mechanism is a barrier formation resulting in a reduction of the fire growth rate, which was more pronounced in the case of high external heat fluxes.
A method was developed to assess the heat insulation performance of intumescent coatings. The method consists of temperature measurements using the bench-scaled experimental set-up of a cone calorimeter and finite difference simulation to calculate the effective thermal conductivity dependent on time/temperature. This simulation procedure was also adapted to the small scale test furnace, in which the standard time-temperature curve is applied to a larger sample and thus which provides results relevant for approval. Investigations on temperature and calculated effective thermal conduction were performed on intumescent coatings in both experimental set-ups using various coating thicknesses. The results correspond to each other as well as showing the limits of transferability between both fire tests. It is shown that bench-scaled cone calorimeter tests are a valuable tool for assessing and predicting the performance of intumescent coatings in larger tests relevant for approval. The correlation fails for processes at surface temperatures above 750°C, which are not reached in the cone calorimeter, but are attained in the small scale furnace set-up.