Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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- Reference methods (1)
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- Schallemmission (1)
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- Wirbelstromprüfung (1)
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- polymers of intrinsic microporosity (1)
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- single particle-ICP-ToF-MS (1)
- steel (1)
- uncertainty (1)
- utilization, and storage (CCUS) technology (1)
- volume resistivity (1)
- Überlappbereich (1)
- μCT (1)
Organisationseinheit der BAM
- 9 Komponentensicherheit (105)
- 6 Materialchemie (95)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (82)
- 7 Bauwerkssicherheit (79)
- 5 Werkstofftechnik (64)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (57)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (52)
- 8.5 Röntgenbildgebung (42)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (39)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (31)
Eingeladener Vortrag
- nein (443)
Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Windenergieindustrie eingesetzt. Die hier entwickelten Bauteile sind oft nicht nur multiaxialen mechanischen Belastungen, sondern auch hohen klimatischen Beanspruchungen ausgesetzt. Einsatztemperaturen zwischen -60°C und 100°C bei 10-90% relativer Feuchte sind keine Seltenheit, in der Raumfahrt sind die thermischen Belastungen noch extremer. Die Auswirkungen einer Wechselwirkung extremer klimatischer Beanspruchungen mit multiaxialen mechanischen Belastungen wurden bisher kaum betrachtet. Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens der Faser-Kunststoff-Verbunde in Abhängigkeit von multiaxialer mechanischer Belastung, Temperatur und Feuchte. Dazu werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Flach- und Rohrproben sowie numerische und analytische Berechnungen durchgeführt.
Im Rahmen des Seminarvortrags wird eine mikromechanische Modellierung der thermischen Eigenspannungen innerhalb des FKV vorgestellt, welche anhand eines Finite-Elemente-Modells validiert wird. Zur Bestimmung einer Schädigungsgrenze werden verschiedene Energieansätze diskutiert, welche anschließend mit den experimentell erhaltenen Ergebnissen im Temperaturbereich zwischen -60 °C und 70 °C verglichen werden. Dabei wird gezeigt, dass mithilfe der mikromechanischen Formulierung eine temperaturunabhängige Masterschädigungslinie für quasistatisch belastete Probekörper abgeleitet werden kann. Des Weiteren können Elastizitäten und Festigkeiten in Abhängigkeit der Temperatur mit den mikromechanischen Mischungsregeln bestimmt werden. So kann der experimentelle Aufwand beim Nachweis thermomechanisch belasteter Strukturen reduziert werden. Ein ähnlicher Ansatz wird für schwingende Ermüdungsbelastung bei verschiedenen Umgebungstemperaturen diskutiert und experimentell überprüft.
Absorption edge tomography is a method which exploits the sudden change of the attenuation coefficient, when the photon energy crosses the absorption edge of an element. The beamline BAM line at BESSY II, which is operated by the Federal Institute for Materials Research and Testing, can provide a monochromatized beam in a photon energy range from 5 keV up to 80 keV with a bandwidth of 2%. Together with the microtomography setup, this enables differential tomography sensitive to any element with N >= 24 (Cr) by using an appropriate K- or L-edge in this range. Here, a polymer filament embedding metal organic framework (MOF) was prepared and used for 3D printing. Absorption edge tomography at the copper K edge was employed to perform a non-destructive 3D characterization of the microstructure of the embedded MOF. Data fusion was then used to determine the size distribution of the embedded MOF.
The industrial use of ultrashort laser pulses has made considerable progress in recent years. The reasons for this lie in the availability of high average powers at pulse repetition rates in the several 100 kHz range. The advantages of using ultrashort laser pulses in terms of processing precision can thus be fully exploited. However, high laser intensities on the workpiece can also lead to the generation of unwanted X-rays. Even if the emitted X-ray dose per pulse is low, the accumulated X-ray dose can become significant for high-repetition-rate laser systems so that X-ray exposure safety limits must be considered. The X-ray emission during ultrashort pulse laser processing was investigated for a pulse duration of 925 fs at 1030 nm wavelength and 400 kHz repetition rate. Industrially relevant materials such as steel, aluminum and glass were treated. Tungsten served as reference. X-ray spectra were recorded, and X-ray dose measurements were performed for laser treatment in air. For laser intensities > 2 × 10^13 W/cm2, X-ray doses exceeding the regulatory exposure limits for members of the public were found. Suitable X-ray protection strategies are proposed.
Correlating the photoluminescence (PL) properties of nanomaterials like semiconductor nanocrystals (QDs) and upconversion nanocrystals (UCNPs) assessed in ensemble studies and at the single particle level is increasingly relevant for applications of these nanomaterials in the life sciences like bioimaging studies or their use as reporters in microfluidic assays. Here we present a comparison of the spectroscopic properties of ensembles and single emitters for QDs like II/VI QDs and cadmium-free AIS/ZnS QDs as well as different UCNPs. The overall goal of this study was to derive particle architectures well suited for spectroscopic and microscopic applications.
The talk gives a historical introduction and introduces some of the biggest and most important research institutes in Germany dealing with tribology at Universities, scientific societies and companies. Some examples for research projects and focus areas are given. As an example for a research institute with a long history in tribological research the activities of BAM in Berlin are presented.
Avoid living dangerously: non-destructive characterization of AM parts from powder to end-of-life
(2019)
The freeform and the revolutionary design possibilities offered by additive manufacturing have skyrocketed the amount of optimization studies in the realm of engineering, and metallic additive manufactured parts are becoming a reality in industry.
Not surprisingly, this has not been paralleled by a similar enthusiastic wave in the realm of materials science, and still very little is known about AM materials properties. This has the consequence that, typically, conventional materials properties are still used in design and even in simulations.
lt is necessary to dig a lot deeper than at present, in order to understand these new materials classes, and in particular their microstructure and their intemal stresses, largely different from their cast or wrought companions.
Metallene Konstruktionswerkstoffe reagieren infolge ihres thermodynamisch instabilen Zustandes mehr oder weniger stark mit Stoffen aus der Umgebung. Eine große Rolle bei diesen Reaktionen spielt das Feuchtigkeitsangebot an der Metalloberfläche, welches nicht zwingend mit einem sichtbaren Wasserfilm einhergehen muss. An der Atmosphäre bilden sich an sauberen Metalloberflächen bei etwa 80 % relativer Luftfeuchte, bei versalzten Oberflächen auch schon ab etwa 25 % r. F., Feuchtfilme aus. Im Feuchtfilm laufen grundsätzlich die gleichen elektrochemischen Reaktionen ab, wie diese von wässrigen Medien bekannt sind. Dabei geht das Metall zunächst in Ionenform und in nachgelagerten Reaktionen in einen thermodynamisch stabilen Zustand in Form unterschiedlichster Oxid- und Hydroxidverbindungen über. Die so entstehenden Korrosionsprodukte können im Feuchtigkeitsfilm begrenzt löslich oder unlöslich sein und lagern sich auf den Oberflächen der Konstruktionswerkstoffe häufig als feste Korrosionsprodukte ab bzw. wachsen dort auf. Je nachdem wie die Korrosionsprodukte strukturell zum Untergrund passen, können sich dichte, sehr gut haftende Schichten ausbilden oder poröse, dicke Schichten ohne nennenswerte Haftung aufwachsen. Wachsen dichte, porenfreie Schichten mit guter Haftung auf, die im umgebenden Medium unlöslich sind, wird die weitere Auflösung des Metalls stark gehemmt. Man spricht dann von der Ausbildung schützender Deckschichten bzw. von Passivschichten auf welcher der Korrosionsschutz und damit die Dauerhaftigkeit vieler Konstruktionswerkstoffe beruhen. Kaesche bezeichnete die Passivität sehr treffend als „optimalen Grenzfall des Korrosionsschutzes durch Schichten von Korrosionsprodukten“. Aus technischer Sicht hält Kaesche eine Unterscheidung von Deckschichten bzw. Passivschichten für nicht zwingend erforderlich, da beide die Korrosionsgeschwindigkeit in gleichem Maß herabsetzen können. Die Übergänge zwischen den meist dickeren und dadurch sichtbaren Deckschichten und den meist dünnen, nicht sichtbaren Passivschichten sind fließend.
Polymers at interfaces play a major role in a broad variety of applications ranging from engineering purposes (for instance polymer based nanocomposites) to high tech implications (for instance light emitting diodes).
Here, thin films with thicknesses down to few nanometers are prepared on different substrates as model systems for polymer composites. The thin films are investigated by a combination of surface analytical and volume sensitive methods. As surface analytical methods atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and contact angle measurements (CAM) are employed. As volume sensitive broadband dielectric spectroscopy (BDS), specific heat spectroscopy (SHS), and ellipsometry are used. Especially attention is paid to understand the glass transition behavior of thin films because the glass transition is the key phenomenon determines the application of polymers also in thin films.
To understand the glass transition behavior of thin films, which is controversially discussed in literature, a three layer model is discussed. Firstly, a mobile surface layer is assumed at polymer air interface of the film due to missing of segment/segment interactions. Secondly, in the middle of the film a bulk-like layer should be expected. Thirdly, for polymers having non-repulsive interactions with the substrate an irreversibly adsorbed layer is expected to be formed. Due the adsorption the molecular mobility of the segments in this layer is slowed down. What is measured for the glass transition of thin films is a complicated average of all of these effects. The different layers are hardly to address separately. Therefore, in the presentation especially model systems are selected and investigated to verify the layer model.
Korrosionsschutzmethoden
(2019)
Der Vortrag thematisiert die Grundlagen des Korrosionsschutzes. Dieser kann planungs-,werkstoff oder mediumsseitig erfolgen oder mit elektrochemischen Methoden umgesetzt werden. Der Vortrag beschreit die Korrosivitäten der Atmosphären und welche Maßnahmen für den Korrosionsschutz daraus abgeleitet werden können.
Der Vortrag gibt einen Überblick über das Chemikalienrecht, stellt die wichtigsten Regelungen sowie ihre Schnittstellen vor und gibt Informationen zu verfügbaren Hilfestellungen. Besprochen werden
• das UN-GHS (Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals)
• REACH (EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe)
• CLP (EU-Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen)
• Gefahrstoffverordnung
Chemical composition of the welding seam and HAZ has significant effect on weld quality.
Current inspection methods for weld seams measure and investigate post factum and cannot prevent weld defects. Element burn-off may significantly affect solidification leading to embrittlement or cracking. Control of weld chemical compositions insures a controlled solidification and resistance to related weld defects. “Industry 4.0” is the current trend of automation and data exchange in manufacturing technologies. With this trend “intelligent” welding machines will be developed. LIBS can provide significantly important online data for such systems.
Relative and Absolute Methods for Measuring Photoluminescence Quantum Yields of UV/vis/NIR Emitters
(2019)
One of the key spectroscopic performance parameters of molecular and particulate emitters is the photoluminescence quantum yield (PL QY) that provides a direct measure for the number of emitted per absorbed photons. This triggered the interest in methods suitable for measuring this property for emitters in various environments in the UV/vis/NIR and above 1000 nm as well as on the ensemble and single emitter level. Moreover, for nonlinear emitters like lanthanide-based upconversion nanocrystals methods including instrumentation for power density-dependent PL QY studies are required.
An overview of the research activities in Division Biophotonics of BAM is given and suitable relative and absolute methods for the deter-mination of PL QY of organic dyes and different types of application-relevant nanomaterials in dispersion and in the solid state are presen-ted. This covers also the design and calibration of integrating sphere setups, achievable uncertainties, and candidates for PL QY reference materials.
Mechanochemistry is a fast and efficient method applicable for the synthesis of new organic, metal-organic, and inorganic compounds. The direct monitoring of milling reactions is still challenging. The underlying reaction mechanisms remain often unclear. In the last years, have established a tandem in situ approach for investigating mechanochemical reactions using time-resolved in situ XRD coupled with Raman spectroscopy. Here, we present an in situ coupling of synchrotron XRD, Raman spectroscopy, and thermography allowing the observation of mechanochemical reactions in real time. Information on the crystalline, molecular, and temperature state of the materials during grinding could be collected. The chemical composition of the reaction mixture was found to be directly correlated with changes in the temperature profile of the reaction. Furthermore, the presented setup allows the detection of crystalline, amorphous, eutectic as well as liquid intermediates. The resulting deeper kinetic and thermodynamic understanding of milling processes is the key for future optimization of mechanochemical syntheses.
Die Bewertung der Werkstoffbeständigkeit ist von großer Bedeutung bei Änderung der Zusammensetzung der Kraftstoffe und des Heizöls, insbesondere die Frage nach der Beständigkeit der Dichtungswerkstoffe bei Zusätzen von Bioethanol und Biodiesel (Rapsölfettsäuremethylester).
Vorhergehende Untersuchungen (Messungen der Veränderungen der Masse, der Zugeigenschaften und der Härte) bezogen sich auf die Bewertung der Beständigkeit häufig verwendeter Dichtungswerkstoffe wie FKM, FVMQ, VMQ, EPDM, CR, CSM, IIR, PA, NBR und PUR in Kraftstoffen und Heizöl mit 10 % Biodiesel (nicht gealtert und bis zu 5 Jahre gealtert) unter statischen Bedingungen.
Ziel der Untersuchungen war die Bewertung der Beständigkeit von Fluorkautschuk unter verpressten Bedingungen in Analogie zu den Einsatzbedingungen in der Praxis. Die Masse und der Druckverformungsrest von Prüfkörpern aus FKM wurden vor und nach der Auslagerung über einen Zeitraum von 3, 7, 14, 28, 56 und 90 Tagen in E10 (Kraftstoff mit max. 10 % Ethanol), E85 (Kraftstoff mit 85 % Ethanol), Biodiesel (Rapsölfettsäuremethylester), Super (Kraftstoff mit max. 5 % Ethanol), Dieselkraftstoff mit max. 5 % Biodiesel, Super Plus (Kraftstoff ohne Ethanolzusatz) und Heizöl mit 10 % Biodiesel (B10) bei 40 °C gemäß ISO 815-1 bestimmt. Die Druckverformungsrestprüfung zählt neben der Messung der Härte, der Dichte und der Zugeigenschaften zu den wichtigsten Grundprüfverfahren der Elastomerindustrie. Nach Ende der Auslagerung in den Kraftstoffen und der Aufhebung der Verpressung wur-de der Druckverformungsrest der Prüfkörper in regelmäßigen Zeitabständen bis zu einer Rücktrocknung > 90 Tage bestimmt. Zum Vergleich wurden Prüfkörper aus FKM ohne Kraftstoff oder Heizöl unter Verpressung bei 40 °C ausgelagert.
Die Masseänderung der Prüfkörper aus FKM betrug nach 90 Tagen Auslagerung in E10 9 %, in Super 8 %, in E85 4% und 0,6 % in Biodiesel. Die Erhöhung der Masse und die damit verbundene Quellung der Prüfkörper in E10 und Super mit 5 – 10% Ethanolzusatz hatte einen Einfluss auf den Druckverformungsrest, der sprunghaften Veränderungen unterlag im Vergleich zu den Werten nach Auslagerung in Biodiesel, Dieselkraftstoff und Heizöl B10 bei 40 °C. Zum Vergleich, unter statischen Bedingungen verringerte sich die Zugfestigkeit der Prüfkörper aus FKM nach Auslagerung in E10 bei 40 °C um 31 % und die Reißdehnung um 18 %.