Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (11)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (9)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (8)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (8)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (8)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (8)
- 1.4 Prozessanalytik (6)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (6)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (5)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (5)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (5)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (5)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (5)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (4)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (4)
- 5.5 Materialmodellierung (4)
- 8.3 Thermografische Verfahren (4)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (4)
- 1.5 Proteinanalytik (3)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (3)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (3)
- 7.2 Ingenieurbau (3)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (3)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (3)
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- VP.1 eScience (3)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (2)
- 2.2 Prozesssimulation (2)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (2)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (2)
- 1.8 Umweltanalytik (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- 3.6 Elektrochemische Energiematerialien (1)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.4 Materialinformatik (1)
- 7.4 Baustofftechnologie (1)
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- MP.0 Mitglied des Präsidiums und andere (1)
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- PST Präsidiale Stabsstelle (1)
Eingeladener Vortrag
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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.
Sicherheitstechnische Kenngrößen des Explosionsschutzes für hybride Stoffgemische – Das Verbundvorhaben „NEX-HYS“ Im Rahmen des WIPANO-Programms (Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen), gefördert vom BMWi, ist ein Verbundvorhaben zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen hybrider Gemische begonnen worden. Teilnehmer sind die OvGU Magdeburg (Koordination), die BAM, die PTB, die INBUREX GmbH und das DIN. Hybride Gemische, z.B. Staub-Brenngas-Luft-Gemische, spielen in der Prozesstechnik bei Trocknungs- und Transportprozessen eine wichtige Rolle. Für diese Gemische lassen sich die sicherheitstechnischen Kenngrößen nach den vorhandenen Normen nicht bestimmen. Aus bisherigen Forschungsarbeiten ist allerdings bekannt, dass hybride Gemische teilweise zündempfindlicher sind, erweiterte Explosionsbereiche aufweisen und die Auswirkungen von Explosionen heftiger ausfallen können als bei Brennstoffen, die nur in einem Aggregatzustand vorliegen.
Ziel des Verbundprojektes ist es, labortechnische Verfahren zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen (STK) für hybride Gemische bis zur Normungsreife zu entwickeln und mittelfristig eine europäische Normung für hybride Gemische im CEN TC305 zu initiieren. Folgende, technisch wichtige Kenngrößen sollen bearbeitet werden: Untere Explosionsgrenze, Sauerstoffgrenzkonzentration, maximaler Explosionsdruck, maximaler zeitlicher Druckanstieg und Mindestzündtemperatur.
Um eine schnelle allgemeine Verfügbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, ist im Rahmen des Vorhabens die Erstellung einer DIN SPEC (Vornorm) geplant.
Im Poster wird das Verbundvorhaben mit den einzelnen Arbeitspaketen dargestellt und diskutiert.
Within the perspective of increasing reliability of AM processes, real-time monitoring allows part inspection while it is built and simultaneous defect detection. Further developments of real-time monitoring can also bring to self-regulating process controls. Key points to reach such a goal are the extensive research and knowledge of correlations between sensor signals and their causes in the process.
As a part of ProMoAM project, we are optimizing a prototype X-ray backscatter to reach NDT requirements, and thereafter to apply it for process monitoring. Moreover, we studied the capability of a radiography approach to detect artificial defects in AM components made by laser powder bed fusion (L-PBF).
Crack propagation in polymers: Separation of surface energy and irreversible deformation energy
(2019)
Fiber-reinforced-polymers (FRPs) are in current research focus in the lightweight construction industry, because of their extraordinary characteristics (stiffness and strength-to-density relation). The structure of polymer matrix and the interaction with reinforcement are crucial for optimization of the mechanical and thermal properties of FRPs. Due to the macromolecular chain structure, the mechanical properties of a polymer strongly vary with temperature: Below the glass transition, the chain segments of a polymer are “frozen”. Regarding fracture, the total changed energy during fracture if only dissipates for the generation of the new surfaces. However, in the region of the glass transition, the polymer chain segments start to get “unfrozen”, and the energy is not only required for generating new surfaces, but also for irreversibly deformation. This irreversible deformation is affected by the global temperature and the local temperature near the crack tip, which is affected by the local strain rate and crack propagation velocity.
Hence, in this research project, the irreversible deformation of neat and reinforced polymers will be controlled by changing the global temperature as well as the local temperature. With using different fracture experiments, the amount of energy required for creating new surfaces and for the irreversible deformation will be separated. This poster is the summary of the first part of the whole project. In the first part, the basic crack propagation theory for neat polymers is established and the special fracture experiment sample is prepared and tested at room temperature. In addition, the fracture experiment at room temperature is validated numerically.
Fiber-reinforced-polymers (FRPs) are in current research focus in the lightweight construction industry, because of their extraordinary characteristics (stiffness and strength-to-density relation). The structure of polymer matrix and the interaction with reinforcement are crucial for optimization of the mechanical and thermal properties of FRPs. Due to the macromolecular chain structure, the mechanical properties of a polymer strongly vary with temperature: Below the glass transition, the chain segments of a polymer are “frozen”. Regarding fracture, the total changed energy during fracture if only dissipates for the generation of the new surfaces. However, in the region of the glass transition, the polymer chain segments start to get “unfrozen”, and the energy is not only required for generating new surfaces, but also for irreversibly deformation. This irreversible deformation is affected by the global temperature and the local temperature near the crack tip, which is affected by the local strain rate and crack propagation velocity.
Hence, in this research project, the irreversible deformation of neat and reinforced polymers will be controlled by changing the global temperature as well as the local temperature. With using different fracture experiments, the amount of energy required for creating new surfaces and for the irreversible deformation will be separated. The fracture tests include the conventional tensile test, the macroscopic peel test and the single fiber peel – off test.
Ellipsometry has become a powerful measurement tool in semiconductor industry since the sixties of the last century.
Early standardization activities focused exclusively on SiO2/Si (ASTM F 576-01, SEMI 3624). The first generic standard dealing with ellipsometry is DIN 50989-1:2018 Ellipsometry – Part 1: Principles. Standardization is a prerequisite for accreditation according to DIN EN ISO/IEC 17025 and the evaluation of uncertainty budgets.
Over the last years, the weight of modern car bodies has risen significantly due to the increasing customers’ demand for comfort and safety equipment. However, this ongoing trend leads to an increasing fuel consumption and thus to higher carbon dioxide emissions. In order to counteract these problems, hot stamping has been established in the automotive industry as a key technology for lightweight construction, regarding the manufacturing of safety-relevant car body components. Hot stamped parts are commonly made out of boron-manganese steel 22MnB5, which is initially austenized and subsequently formed and quenched in one process step. As a result, geometrical complex structures with an ultimate tensile strength of 1500 MPa are generated. The surfaces of the workpieces are coated with an Al-Si layer to avoid oxide scale formation and to ensure corro-sion protection. However, the coating system leads to an increased adhesive wear on the tool sur-face due to the high thermo-mechanical tool stresses. Therefore, a time and cost consuming rework of the hot stamping tools is required. The aim of this study is to increase the tribological perfor-mance of hot stamping tools by using a laser implantation process. This technique allows the ma-nufacturing of separated, elevated and dome-shaped microstructures on the tool surface in conse-quence of a localized dispersing of hard ceramic particles by pulsed laser radiation. The generated surface features offer great potential for reducing the tribological load, due to their high hardness and wear resistance. For this purpose, the friction coefficient of unmodified and laser implanted tool surfaces were examined and compared by using a modified pin-on-disk test. In addition, the surfaces were analyzed by optical measurements in order to quantify the amount of wear.
Behälter aus hochdichtem Polyethylen (PE-HD) werden zur Lagerung und für den Transport von Kraftstoffen eingesetzt. Beim Kontakt beider Medien diffundiert der Kraftstoff in das Polymer, erhöht dessen Volumen und Duktilität und ändert damit das Fließverhalten des Polymers unter Zugbelastung. Zudem weist PE-HD in Luft im verstreckten Bereich das sogenannte strain-whitening (Lichtstreuung) auf, während in Diesel gelagertes PE-HD optisch transparent wird. Zur Untersuchung dieses Phänomens wurden ortsaufgelöste Röntgenrefraktion und –diffraktion (Topographie) eingesetzt. Aus Sicht der molekularen Struktur (Diffraktion) weisen die beiden Probentypen keine Unterschiede auf: im verstreckten Bereich liegt eine „Fasertextur“ der Polymerketten in Belastungsrichtung vor, im unverstreckten Bereich nahezu ideale Isotropie. Die für mikroskopische Strukturen empfindliche Röntgenrefraktion zeigt außerdem für die Probe in Luft im verstreckten Bereich eine ausgeprägte Orientierung von Grenzflächen in Zugrichtung, während die in Diesel gelagerte Probe keine Grenzflächen zeigt. In Analogie zum optischen Verhalten bewirken die ähnlichen Brechungsindizes beider Medien im Röntgenbereich, dass eindiffundierter Diesel als Immersionsflüssigkeit die Brechungseigenschaften herabsetzt.