Arbeitspapiere der BAM
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Organisationseinheit der BAM
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (8)
- 1.5 Proteinanalytik (4)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (3)
- 6 Materialchemie (3)
- 1.4 Prozessanalytik (2)
- 9 Komponentensicherheit (2)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (2)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (2)
- 1.3 Instrumentelle Analytik (1)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (1)
- 1.8 Umweltanalytik (1)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (1)
- 4 Material und Umwelt (1)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (1)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.3 Strukturanalytik (1)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (1)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (1)
- 7 Bauwerkssicherheit (1)
- 7.2 Ingenieurbau (1)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (1)
- S Qualitätsinfrastruktur (1)
- S.3 Ökodesign und Energieverbrauchskennzeichnung (1)
- VP Vizepräsident (1)
- VP.1 eScience (1)
Präsentation der Ergebnisse eines Ringversuchs zur Kompetenzbewertung von Prüflaboratorien auf dem Gebiet der anorganischen und organischen Bodenanalytik: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in Boden, Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) in Boden, Elemente in Sediment und Gesamtcyanid in Boden.
Präsentation der Ergebnisse eines Ringversuchs zur Kompetenzbewertung von Prüflaboratorien auf dem Gebiet der anorganischen und organischen Bodenanalytik: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in Boden, Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) in Boden, Elemente in Sediment und Gesamtcyanid in Boden.
ISO 10156:2010 contains a test method and a calculation method for flammability of gases and gas mixtures for the selection of cylinder valve outlets. The calculation method is used also to classify gas mixtures according to the national and international dangerous goods and dangerous substances regulations, e.g. according to the UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods (UN TDG) and the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (UN GHS). The calculation method for gas mixtures requires substance parameters of the single components. These are the coefficients for the fire potential (Tci) and for inerting ability, the so-called nitrogen equivalence (Kk), which have been estimated conservatively by means of flammability data.
BAM checked Tci and Kk values of ISO 10156:1996 using three-component diagrams (Flammable gas-Inert-Air) of the CHEMSAFE® database. The experimental fundamentals and the principles of the calculation method are summarized in this paper. The revised data for Tci and Kk values were adopted in the tables of ISO 10156:2010.
Furthermore, subcategorization of flammable gases has been proposed by a UN working group and shall be implemented in the GHS in the meantime. The subcategorization requires the lower flammability limit (LFL) as an additional indicator. Therefore, a test method and a calculation method for LFL were proposed by BAM and have been implemented in the new draft of ISO/CD 10156:2016.
The calculation method for gas mixtures is based on Le Chatelier’s rule and was extended by using the Kk values for inert components in the mixture. The calculated LFLs of methane-inert gas mixtures were compared with experimental values for different types of inert gases. It could be shown that calculated LFLs are in good agreement with experimental values if the Kk values derived from three-component flammability diagrams are used. Although using the Kk values of ISO 10156:2010 leads to higher deviations, the results are still on the safe side.
CHEF provides knowledge about flood protection of cultural heritage objects and directly supports the European Floods Directive by giving recommendations on how to assess the vulnerability of monuments. A comprehensive analysis of protective measures BEFORE, DURING and AFTER a flood has been carried out within the project, including technical and administrational measures. An overview of these measures is given, followed by recommendations on how to establish the most effective protective strategies.
The impact of magnetism on chemical ordering in face-centered cubic CrCoNi medium entropy alloy is studied by a combination of ab initio simulations, machine learning potentials, and Monte Carlo simulations. Large magnetic energies are revealed for some mixed L12 /L10 type ordered configurations, which are rooted in strong nearest-neighbor magnetic exchange interactions and chemical bonding among the constituent elements. There is a delicate interplay between magnetism and stability of MoPt2 and L12 /L10 type of ordering which may explain opposing experimental and theoretical findings.
Four cement-based and four calcium-sulphate-based screed types are investigated. The samples have a diameter of 300 mm and a height of 35 or 70 mm. Up to ten humidity sensors are embedded directly during the concreting of the screed samples. Thus, the humidity over the sample height is monitored during hardening, hydration, evaporation, and oven drying. Furthermore, the screed samples are weighted during every measurement to determine the total mass and the corresponding moisture loss.
To define the pore system precisely, mercury intrusion porosimetry as well as gas adsorption is performed. According to the data, the entire pore volume distribution is known. The measured pore diameters range from 0.8 nm to 100 μm and the total porosity of the examined screeds ranges between 11 % and 22 %.
Based on these measurement data, moisture transport, pore saturation as well as sorption isotherms and their hysteresis may be calculated quantitatively as described by Strangfeld et al.
Determining a pore structure’s mechanical and chemical data on lime rendering exposed
outdoors and including masonry in the laboratory, with regard to their behaviour on moisture
transport and weathering was the objective. In search of clues for a dose-response relation -
i.e. upon a connection between the emission rate of SO2 and NOx on one hand and the degree
of damage to mainly plaster having a lime component on the other - it has been of interest to
what extent their structural characteristics including pore space are modified and so
consequently also physico-technical properties and chemical composition. For determining
corresponding criteria, a widely diversified spectrum of test methods such as to obtain data
concerning porosity and moisture transport, mechanical behaviour, and chemistry as well is
available. A description of the manufacture of plate-shaped rendering specimens with lime
putty, industrially hydrated lime and dolomitic hydrate (the last two also having a cement
admixture) and also hydraulic lime as binding agents is included. First deposition velocity and
absorption rate for SO2 were determined in laboratory tests on these materials in dry and
moist states. After their exposure on outdoor racks at six locations in the Berlin region with
differing SO2 atmospheric contents over at least 5 years, the samples of course show timedependent
modifications of chemical and physical qualities which are especially reflected in
the form of profiles of structure, strength and concentration, e.g. for sulphate. Local climatic
differences, however, partly exert a greater influence on material than emissions. Similar
investigations were performed on samples of comparable composition exposed 4 and 17
years. But the real surprise is furnished by the renderings’ behaviour depending upon
orientation and upon height at a building. Since weathering behaviour and moisture transport
(absorption, storage, release) are directly interdependent, further criteria are necessary for a
critical assessment of a plasters’ pore structure. Starting from sands, plasters were
characterized. The structural parameters were lastly influenced by the respective contents of
sand, binder and mixing water. These results and those gained from bricks naturally find their
expression in masonry sections manufactured there from, and above all in their capillary and
evaporative behaviours, and also when applying different test liquids. Summary and cited
literature is given at the end of this report.
In the last years, the Process Analytical Technology (PAT) research field has become of great importance due to its connection with the industrial world. This industry related research, along with the evolutionary progress that technology has seen lately, has allowed that key analytical techniques in an industrial environment have undergone a radical development. One of these techniques has been the near-infrared spectroscopy (NIRS). This technique, currently common in "online" industrial analysis, has seen a remarkable revolution, especially since the introduction of the microelectromechanical systems technology (MEMS) in the spectroscopy field. Nowadays it is possible to find compact spectrometers no bigger than a wristwatch in the market. Although there is an unavoidable question: can these compact spectrometers actually compete against the traditional spectrometers?
In this project different calibration parameters of two compact NIR spectrometers ("Spectral Engines Oy NIR-One Sensor NM2.0", with 1550 to 1950 nm range; and "NeoSpectra Si-ware", with 1300 to 2550 nm range) were evaluated, and the obtained results were compared with a reference spectrometer ("Bruker Optik GmbH Matrix-F", with 15000 to 4000 cm–1 range). In order to obtain the different calibration parameters, a sequence of quality performance tests were conducted. The results obtained after the different experiments carried out with both compact spectrometers prove that their performance is more than acceptable for routine analysis.
Afterward, model samples of different microplastics in soil at different known concentration were analyzed with all three spectrometers. Chemometric models capable to identify and classify microplastics in soil were established. For this analysis five of the most used plastics worldwide were used: polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and polyvinyl chloride (PVC). After the Principal component analysis (PCA), it can be seen that only the NIR-One NM2.0 is capable to differentiate all types of microplastics in soil at concentrations of 1–2 %, while the NeoSpectra Si-ware is unable to identify the PET sample.
The processes of hydrogen reduction of silicon and germanium chlorides under the conditions of radio-frequency (40.68 MHz) counteracted arc discharge stabilized between two rod electrodes were investigated. The main gas-phase and solid products of plasma-chemical transformations were determined.
Thermodynamic analysis of SiCl4 + H2 and GeCl4 + H2 systems was carried out. It is shown that under the implemented experimental conditions, equilibrium components of the products are established. The detected spectra of chemical activity were studied, which gave reason to assume that the molecular mechanism of the hydrogen reduction process is the main one. The impurity composition of gas-phase and solid reaction products was investigated. The possibility of single-stage production of high-purity Si and Ge mainly in the form of compact ingots, as well as high-purity chlorosilanes and trichlorogermane, was shown.
Die Verwendung hochfester Feinkornbaustähle hat für viele Anwendungen des Stahlbaus ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen mit ho-her mechanischer Beanspruchbarkeit. Weitere Zugewinne an Effizienz sind durch generative Fertigungsschritte sowie bionische Bauweisen erzielbar. Hierzu stehen bereits kommerzielle hochfeste drahtförmige Zusatzwerkstoffe für formgebendes MSG-Schweißen zur Verfügung. Dem Einsatz stehen noch fehlende quantitative Aussagen zu den fertigungsbedingten Beanspruchungen und der Bauteilsicherheit während Herstellung und Betrieb im Wege. Dies betrifft insbesondere prozess- sowie materialbedingte Einflüsse und die konstruktive Schrumpfbehinderung verbunden mit der Ausbildung hoher Zugeigenspannungen und damit zusammenhängenden Kaltrissbildung.
Hierfür wurden im Projekt detaillierte und anwenderbezogene Kenntnisse zu den komplexen Wechselwirkungen zwischen Schweißprozess und Wärmeführung während der Fertigung, der metallurgischen Vorgänge und insbesondere der vorliegenden konstruktiven Einflüsse auf die entstehenden Eigenspannungen erarbeitet, um ein frühzeitiges Bauteilversagen aufgrund eines hohen fertigungsbedingten Beanspruchungsniveaus bis hin zu einer Rissbildung während der Fertigung sicher zu vermeiden. Gleichzeitig wurden die Einflüsse auf die mechanisch-technologischen Gütewerte systematisch analysiert. Zudem wurden die Auswirkungen trennender Verfahren durch Entfernen der Substratplatte sowie durch die spanende Bearbeitung der Vorformlinge zu Endbauteilgeometrien geklärt, da diese unmittelbar den Eigenspannungszustand beeinflussen und deutlichen Verzug der Bauteile auslösen.
Für das generative Schweißen konnten Verarbeitungsempfehlungen sowie Normenvorgaben erarbeitet werden. Dies hilft insbesondere KMU eine wirtschaftliche, beanspruchungsgerechte und risssichere generative Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen zu ermöglichen.
With Direct Laser Writing (DLW) maturing in all aspects as a manufacturing technology a toolset for quality assurance must be developed. In this work we want to introduce a first of its kind test artifact. Test artifacts are standardized 3D models with specific geometric feature to evaluate the performance of writing parameters. Test artifacts are already common in other 3D additive manufacturing technologies e.g. Selective Laser Melting. The test artifact introduced in this work was developed in particular to accommodate 1) the high geometrical resolution of DLW structures and 2) the limited possibilities to examine the resulting structure. Geometric accuracy, surface adhesion as well as confocal raman spectroscopy results were considered when evaluating the design of the test artifact. We will explain the individual features and design considerations of our DLW test artifact. The difference between two slicers, Cura and 3DPoli, and the implications on measured feature sizes and the general shape is quantified. The measured geometries are used to derive a general design guide for a specific combination of photoresist, laser power and scanning speed and to analyse the geometric accuracy of a structure produced using these guidelines.
In den Zeiten der Globalisierung und der beschleunigten technologischen Entwicklungen lassen sich in den Industrieländern nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte die Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel erfüllen. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu erhalten und global wettbewerbsfähig zu bleiben, sind verstärkte Investitionen des Staates und der Wirtschaft notwendig. Mit den Investitionen im Rahmen der Hightech-Strategie hat die Bundesregierung einen wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan. Die Investitionen in die Forschungsinfrastruktur des Landes sind nun von den Forschungseinrichtungen und Universitäten effektiv und effizient zu nutzen.
Für einen möglichst wirksamen Einsatz der Forschungsetats sind Forschungsprogramme sowohl für die Forschungseinrichtung als auch für die Mittelgeber ein wichtiges Instrument im Hinblick auf die Darstellung der Aktivitäten. Dies gilt insbesondere für die Ressortforschungseinrichtungen des Bundes, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Diese Einrichtungen verfügen über einen klaren Auftrag und ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Forschungsprogramme dienen daher besonders in diesen Einrichtungen dazu, Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihre Forschungsaktivitäten transparent darzustellen und politisch vertretbar zu machen.
Das vorliegende Forschungsprogramm der BAM gibt einen Überblick über die in den nächsten Jahren aktuellen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Ressourcen und Rahmenbedingungen.
Globalisierung und die beschleunigte technologische Entwicklung bringen heute für die Industrieländer Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel mit sich, denen nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte begegnet werden kann. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung und Entwicklung ebenso wie Wissens- und Technologietransfer zur Umsetzung von Forschungsergebnissen in marktfähige Produkte und Dienstleistungen. Europa hat sich im Rahmen des Lissabon-Prozesses zum Ziel gesetzt, den Anteil der Forschungsausgaben am Bruttoinlandsprodukt auf 3 % zu steigern. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu stärken und global wettbewerbsfähig zu bleiben, hat die Bundesregierung mit der Hightech-Strategie einen weiteren wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan.
Forschungsprogramme sind sowohl für Forschungseinrichtungen als auch für Mittelgeber ein wichtiges Instrument für die Darstellung und Steuerung ihrer Aktivitäten. Dies gilt auch für die Bundeseinrichtungen mit Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Die BAM verfügt über einen klaren gesetzlichen Auftrag für die Sicherheit in Technik und Chemie. Ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Das Forschungsprogramm zeigt Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihrer damit verbundenen Forschungsaktivitäten transparent und politisch nutzbar auf und dient darüber hinaus der Koordinierung der Ressortforschung. Das Forschungsprogramm der BAM wird alle zwei Jahre aktualisiert. Es gibt einen Überblick über die aktuellen und zukünftigen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Rahmenbedingungen.