Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (19)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (19)
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- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (19)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (19)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (14)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (13)
- 7.1 Baustoffe (13)
- 6.7 Materialsynthese und Design (12)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (11)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (11)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (11)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (8)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (8)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (8)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (7)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (7)
- 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)
- 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)
- VP Vizepräsident (3)
- VP.1 eScience (3)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (2)
- 1.5 Proteinanalytik (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)
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- 7.4 Baustofftechnologie (1)
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Eingeladener Vortrag
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Most crucial for components of complex shape or heterogeneous micro structure, precise control of sintering has decisive influence on dimensional accuracy, mechanical integrity and reliability of sintered components. In these cases, only in situ 3D high-temperature shape screening during shrinkage would allow revealing temporary sinter warpage and hereby caused potential defects. Against this background, nokra Optische Prüftechnik und Automation GmbH, HTM Reetz GmbH and BAM developed a testing device for in situ 3D shape screening for ceramic and glass-ceramic tapes up to 1000°C by means of high-temperature laser profilometry. The local repeatability of the sample-sensor distance (sample height profile) is 10 µm at 1000°C. Current work is focused on dropping these restrictions in sample shape and temperature. In a second testing device, currently being in development, samples up to 5 cm x 5 cm x 5 cm can be measured at temperatures up to 1500°C.The presentation illustrates the current state of this work and possible applications of the method.
The development of glassy hydrogen barriers requires the determination of low H2 permeabilities. Previous studies and numerical simulations have shown that the VHE powder method (vacuum hot extraction with mass spectrometric gas detection) is suitable for this purpose. The measured isothermal gas emission is fitted to a classical diffusion model for spherical particles from which the diffusion coefficient of the glass is calculated. The H2 permeability is determined by means of the solubility determined from the same measurement data. This presentation is referring to the optimization of the method regarding sample preparation and measurement data evaluation using suitable experimentally determined particle size distributions is reported. For quartz glass, it is shown that the accuracy of classical measuring methods is achieved with the VHE powder method. Furthermore, other examples of substantially gas-tighter glasses are given.
The chemical industry has expressed great interest in using polyethylene terephthalate (PET) as material for packagings for the transport of dangerous goods. Due to the high strength and stiffness of PET, the wall thickness and weight of packagings can be reduced.
The aim of this work was to find a laboratory test method for the determination of the stress cracking resistance of PET. One test method is the Full Notch Creep Test (FNCT), which was developed for polyethylene (PE) and is described in the standards EN ISO 13274 and EN 15507. It was investigated whether testing specimens made of PET with a full coplanar notch around the middle of the specimens show weakening after the impact of a tensile force in a wetting solution at 50°C. Unfortunately, this method couldn’t be used for PET because the specimens broke during notching due to the high brittleness of PET. The molding of the sheets and the following temper process for twelve hours are very time-consuming, Another possibility is laid down in BAM’s Dangerous Goods Rule BAM-GGR 015. This test was carried out with 1l PET bottles, which were filled with a 5% wetting solution and mounted with a clamping tool for 28 days at 40°C. Tensile test specimens were cut out afterwards from the middle of the bottles in the deformed areas. The tensile properties of the PET specimens couldn’t be determined due to the hardness of the material.
In conclusion, the only way to provide information about the stress cracking resistance of PET was to perform stacking tests with PET design types of packagings. 1l bottles made of PET were filled with a 5% wetting solution and stored with a stacking load for 28 days at 40°C according to EN ISO 16495. The test bottles of PET passed the stacking tests.
Several restoration projects of stained-glass windows have been performed in Poland since 2010.Chemical analysis of glass samples was performed with SEM/EDX on a FEI ESEM-XL 30, (EDX-EDAX) and with Micro-XRF (M4 Tornado, Bruker).The chemical composition of medieval glass samples and of glass samples of the 19th Century have been determined.
Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen stellen einen immer größeren Anteil im Flugzeug- und Automobilbau dar. Hiermit steigt die Nachfrage nach zuverlässigen, zerstörungsfreien Prüfmethoden, welche an solche Strukturen angepasst sind. Besonders Luftultraschall (LUS) eignet sich für diese Aufgabe, da hier kein Koppelmedium benötigt wird. Derzeit wird für diese Methode jedoch oft ein beidseitiger Bauteilzugang für eine Prüfung in Durchschallung vorausgesetzt. Handelsübliche Prüfköpfe für Luftultraschallanwendungen nutzen zudem meist Anpassschichten um den Impedanzunterschied zwischen Schwinger und Luft zu reduzieren. Sowohl Signal-Rausch-Abstand als auch die Bandbreite der resultieren-den Prüfköpfe ist für viele Anwendungen jedoch nicht ausreichend. Durch den Einsatz von Ferroelektreten wie zellulärem Polypropylen (zPP) kann hingegen vollständig auf Anpassschichten verzichtet werden. Hierbei handelt es sich um polarisierte, zelluläre Polymerschichten mit sehr geringer Dichte, Steifigkeit und Schallgeschwindigkeit.
In diesem Beitrag stellen wir drei verschiedene Sende-Empfangs-Prüfköpfe vor, welche auf zellulärem Polypropylen basieren. Anhand von Schallfeld, Signal-Rausch-Abstand und Sendepegel werden diese Prüfköpfe charakterisiert. Die Ergebnisse werden mit den Ergebnissen von Referenzprüfköpfen ohne Sende-Empfangs-Charakteristik verglichen. Bei den Referenzprüfköpfen werden sowohl handelsübliche LUS-Prüfköpfe, sowie bisher entwickelte Prüfköpfe aus zellulärem Polypropylen berücksichtigt.
Ferritic steels with chromium contents up to 13 wt% are used as materials for power plant components as boiler materials (< 2 wt% Cr) and super heater tubes (> 9 wt% Cr). These materials are subject to aggressive corrosion caused by hot gases such as CO2, H2O, O2 and SO2. Especially SO2 causes fatal corrosion even as a minor component. To examine sulfurous corrosion mechanisms, experiments with pure SO2 were conducted. A proper analysis of the material changes requires phase identification and quantification with a high lateral resolution within the corrosion scale.
Additive Manufacturing (AM) by Selective Laser Melting (SLM) offers ample scope for producing geometrically complex parts in comparison to the traditional subtractive manufacturing strategies. Developing during the manufacturing process, residual stresses may limit the application of SLM parts by reducing the load bearing capacity as well as induce unwanted distortion depending on the boundary conditions specified in manufacturing.
The present study aims to evaluate the bulk residual stresses in SLM parts by using neutron diffraction measurements performed at E3 line -BER II neutron reactor- of Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie (HZB) Berlin. Together with microstructure characterization and distortion measurements, it is possible to describe the stress state throughout the whole sample. The sample was measured in as-build condition (on a build plate) and after releasing from the build plate. The used material is the nickel based superalloy 718. This alloy is widely used in aerospace and chemical industries due to its superior corrosion and heat resistant properties.
Obtained results indicated different residual stress states for each of the transversal, longitudinal and normal component. The normal and transversal component exhibits a rather compressive behavior while the longitudinal was tensile in the center part of the sample and became compressive towards the tip. As expected, the absolute values of all stress components decreased after releasing the sample from the building plate. A surface scan utilizing a coordinate-measuring machine (CMM) allowed us to present top surface distortion before and after releasing. The top surface showed a distortion around ±80µm after releasing. Microstructure evolution in the scanning-building cross-section is largely dominated by columnar grains. In addition, many small random orientated grains are prominent in the regions of a laser overlap during SLM.
In summary, for the sample of superalloy 718 manufactured by SLM, a small distortion occurred when removing the sample from the build plate whereby the residual stress state decreases. Moreover, the observed columnar grains in the building direction could give a reason for the lowest stress values in that normal direction. However, the most important parameter controlling the residual stresses is the temperature gradient. Hence, future investigations are planned for a different scan strategy to distribute the laser impact in a more homogenous manner.
Die Mikrostruktur ferromagnetischer Materialien hat einen maßgeblichen Einfluss auf deren magnetischen Eigenschaften. Gerade bei niedrigen Feldstärken zeigen sich Parameter wie Koerzitivität, Permeabilität und Verlustleistung hoch sensitiv.
Wir zeigen am Beispiel des unlegierten Baustahls S235JR, dass die magnetische Mikrostruktur an der Probenoberfläche in hohem Maße mit inhomogenen Dehnungen übereinstimmt. Zur Detektion der Kleinststreufelder verwenden wir speziell designte GMR Sensorik, die Sensitivität (3mV/V/kA/m) mit hoher Ortsauflösung (180 µm) vereint. Infolgedessen können wir auf eine aktive magnetische Anregung verzichten. Wir nutzen allein die sich durch magneto-mechanische Prozesse ausbildende „spontane“ magnetische Mikrostruktur des Materials.
Das hervorragende Signal-Rausch-Verhältnis unserer GMR-Sensorik für inhomogene Streufelder erlaubt, schon geringe und lokal abgegrenzte plastische Deformationen in Form und Position reproduzierbar zu visualisieren. Die zugehörigen Signale zeigen die typische Sequenz von erhöhten positiven und negativen Normalkomponenten wie sie bei einer Rissanzeige der aktiven Streuflussprüfung (MFL - Magnetic Flux Leakage) beobachtet wird. Magnetisch kann eine plastische Zone daher als Vorstufe eines Risses betrachtet werden, deren relative Permeabilität für den Riss als Grenzfall zu μr = 1 tendiert.
Die mechanische Spannung ist ein maßgeblicher Parameter ferromagnetischer Materialien. Wird ein solches Material unter die Curie Temperatur abgekühlt, zerfällt es spontan in nahezu selbstgesättigte magnetische Domänen. Diese Magnetisierung führt gleichzeitig zu einer Verformung der mit ihr gekoppelten Kristallgitter. Ein Effekt der auch reziprok gilt: wird die Gitterverformung durch eine Spannung behindert ändert sich zwangsweise der magnetische Zustand.
Man kann annehmen, dass zwischen unterschiedlichen, für sich aber homogen verspannten Werkstoffbereichen, lokale magnetische Streufelder auftreten, weil magneto-mechanische Effekte eine Inkompatibilität der Domänenstruktur induzieren. Bekanntlich bilden sich Spannungsgradienten nach Schweißprozessen durch ungleichmäßigen Wärmeeintrag, thermischer Dehnung, und unterschiedlichen Abkühlraten aus.
Unter dieser Prämisse untersuchen wir Wolfram-Inertgas geschweißte Blindnahtproben (250x100x4,8 mm^3) aus einem hypereutektoiden Baustahl.
Der Spannungszustand der Proben wurde anhand von Neutronendiffraktometrie (ND) am Instrument E3 am Reaktor BERII (Helmholzzentrum Berlin, HZB) charakterisiert. ND ist ein Referenzverfahren für die quantitative Bestimmung von elastischen Dehnungen in kristallinen Materialien, deren Gitter selbst der Messmaßstab ist. Die Auswertung zeigt hohe Längsspannungen mit lokalen Maxima in Größenordnung von 600 MPa, die von umgebenen Druckspannungszonen kompensiert werden.
Zur Detektion der magnetischen Kleinststreufelder verwenden wir speziell designte GMR-Sensorik (GMR - Giant Magneto Resistance), die aufgrund der geringen Größe ihrer aktiven Sensorelemente hohe Ortsauflösung mit Sensitivität vereint. Die Visualisierung der Messergebnisse lässt eine klare magnetische Mikrostruktur der Schweißnähte erkennen, in der die Streufelder lateral in Größenordnung des Erdmagnetfeldes variieren (~50 µT).
Wir zeigen durch einen Vergleich beider Messverfahren, dass lokale magnetische Streufeldmaxima in hohem Maße mit den Spannungsgradienten übereinstimmen.
Regelwerke zur zerstörungsfreien Bestimmung des Reinheitsgrades wie das SEP 1927 und die ASTM E588 erreichen ihre Vergleichbarkeit unter Anwendung von - vergleichsweise einfachen - Referenzfehlern. Hinsichtlich Realisierbarkeit wird somit der Kompromiss zwischen Herstellung des Referenzfehlers und der erreichbaren Nachweisgrenze gefunden.
Zur Weiterentwicklung über die Grenzen der SEP1927 hinaus, wurde der Versuch unternommen Fehler kleiner 500 μm herzustellen - welche aufgrund der geringen geometrischen Ausdehnung fertigungsbedingt schwierig zu realisieren sind. Bei den vergleichenden Untersuchungen kristallisierten sich zwei Fertigungsverfahren, Funkenerosion (EDM: electrical discharge maching) und die Fertigung der Bohrungen unter Verwendung eines Hochleistungslasers, als vielversprechend heraus. Zunächst wurden die Fehler mit beiden Verfahren in unterschiedlichen Größen (100, 250 und 100 μm) und Tiefen (1, 1,5 und 2 mm) unter Anwendung von computertomographischen Verfahren der Röntgenprüfung, die Geometrie der eingebrachten Fehlstellen und anschließend durch hochauflösende Tauchtechnikmessungen das Reflektionsverhalten charakterisiert.