Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2022 (59) (entfernen)
Dokumenttyp
- Beitrag zu einem Tagungsband (59) (entfernen)
Schlagworte
- Additive Fertigung (5)
- Additive manufacturing (3)
- Characterisation (3)
- Digitalisation (3)
- Harmonisation (3)
- Hydrogen (3)
- Structural build-up (3)
- Tribology (3)
- i-TRIBOMAT (3)
- Additive Manufacturing (2)
- Aging (2)
- Corrosion (2)
- Dickblech (2)
- Diffusion (2)
- Eigenspannungen (2)
- Elektronenstrahlschweißen (2)
- Fail-safe (2)
- Fracture mechanics (2)
- Hochfester Stahl (2)
- Interlaboratory tests (2)
- Kaltrisssicherheit (2)
- Laser Powder Bed Fusion (2)
- Laser beam welding (2)
- MAG-Schweißen (2)
- Round robin tests (2)
- Schweißnahtbewertung (2)
- Spannungsrelaxationsriss (2)
- Superplasticizer (2)
- Turbine disk (2)
- UP-Schweißen (2)
- Wärmenachbehandlung (2)
- AM (1)
- Achsschenkel (1)
- Admixture (1)
- Aktive Laserthermografie (1)
- Al-Mg-Si-Legierungen (1)
- AlSi10Mg (1)
- Alloy 36 (1)
- Alloy modification (1)
- Alumina (1)
- Aluminium alloy (1)
- Analytisches Modell (1)
- Atomic force microscopy (1)
- Automated finite element analysis (1)
- Automatische Finite Element Simulation (1)
- Bacteria (1)
- Bauteilbewertung (1)
- Borehole probe (1)
- Bruchmechanik (1)
- Bruchmechanische Auslegung (1)
- Build-up Orientation (1)
- Burst (1)
- CASTOR-Behälter (1)
- CCS (1)
- CO2 quality (1)
- Capillary conductivity (1)
- Coatings (1)
- Coefficient of Friction (1)
- Cold Spray (1)
- Component assessment (1)
- Compression set (1)
- Concrete (1)
- Constraint (1)
- Copper powder particles (1)
- Crack growth (1)
- Crack-closure (1)
- Cross linking (1)
- Cure process (1)
- DED (1)
- Damage tolerance (1)
- Dielectric properties (1)
- Digitalization (1)
- Directed Energy Deposition (1)
- Durability (1)
- Dynamic mechanical analysis (DMA) (1)
- EBAM (1)
- EN AW-2618A (1)
- EPDM (1)
- Effective crack propagation data (1)
- Elastomers (1)
- Electrical conductivity (1)
- Electrochemical permeation (1)
- Electron beam (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadsicherung (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadstütze (1)
- Engineered barrier; (1)
- Epoxy (1)
- Ersatzgeometrie (1)
- Experiment (1)
- Experimental procedure (1)
- FEM (1)
- FGM (1)
- Fatigue (1)
- Fatigue crack growth (1)
- Flammschutz, Witterungsbeständigkeit, Langzeitbeständigkeit, UV, E&E (1)
- Force distance curve (1)
- Forschungsprojekt (1)
- Fracture (1)
- Fretting (1)
- Functionally Graded Materials (1)
- Gefügte Nickelbasislegierungen (1)
- Geothermal (1)
- Glass fiber reinforced polymers (1)
- Green Deal (1)
- Heat treatment (1)
- High Entropy Alloy (1)
- High cycle fatigue (1)
- High-entropy alloy (1)
- Hochleistungsschweißen (1)
- Holz-Holz-Kontakte (1)
- Holz-Stahl-Kontakte (1)
- Hybrid Part (1)
- ISRU (1)
- Inconel 718 (1)
- Infrastructure (1)
- Insulation material (1)
- Interoperability (1)
- Kerbschlagarbeit (1)
- Kerbschlagbiegeversuch, Untermaßproben, Normalproben, Skalierung von Ergebnissen (1)
- Knowledge Representation (1)
- Korrelation (1)
- L-PBF (1)
- LW (1)
- Laminated metal composite (1)
- Large electrical high-voltage machine (1)
- Laser Welding (1)
- Laser powder bed fusion (1)
- Laserhybridschweißen (1)
- Leakage Rate (1)
- Legierungsmodifikation (1)
- Liquation Cracking (1)
- Lunar habitat (1)
- Lötverbindung (1)
- MSG-Schweißen (1)
- Machine Learning (1)
- Materials Design (1)
- Mechanisch technologische Kennwerte (1)
- Microplastics (1)
- Minimum waiting time (1)
- Modelling (1)
- Monitoring (1)
- Multielementlegierungen (1)
- Multiple principal element alloy (1)
- Nuclear magnetic resonance (1)
- Numerical Simulation (1)
- Numerical process simulation (1)
- Ontology (1)
- Overspeed (1)
- PBF-LB/M (1)
- Paving (1)
- Penetration test (1)
- Phased array technique (1)
- Pipeline network (1)
- Polyaniniline (1)
- Polymer materials (1)
- Polyphosphate (1)
- Pore-size distribution (1)
- Porosity (1)
- Porosität (1)
- Pre-weld Preparation (1)
- Prüfverfahren (1)
- Radioactive Waste (1)
- Ray-tracing (1)
- Reibung (1)
- Reproducibility (1)
- Rheological properties (1)
- Rissausbreitung (1)
- Rissfortschritt (1)
- Round robin (1)
- Röntgen-Refraktion (1)
- SEN-Probe (1)
- SLM (1)
- Scarf repairs (1)
- Schweißen (1)
- Seal Behavior (1)
- SealWasteSafe (1)
- Selective Laser Melting (1)
- Self-healing (1)
- Semantic Web (1)
- Sequential Learning (1)
- Silicate (1)
- Simulation (1)
- Solar sintering (1)
- Solidification (1)
- Stoßdämpfer (1)
- Structural integrity (1)
- Struktur Integrität (1)
- Submerged arc welding (1)
- Surface integrity (1)
- Synchrotron X-ray computed tomography (1)
- Tensile Test (1)
- Texture analyzer (1)
- Thermal Spray (1)
- Thermal desorption analysis (1)
- Thermografie (1)
- Thermomechanical fatigue (1)
- Thermomechanische Ermüdung (1)
- Thermoplastic (1)
- Thermoset polymers (1)
- Thixotropy (1)
- Toughening mechanism (1)
- Turbinenscheibe (1)
- UHPC (1)
- Ultraschallunterstütztes Fräsen (1)
- Ultrasonic-assisted milling (1)
- Verbundwerkstoffe (1)
- WAAM (1)
- WEBAM (1)
- Water samples (1)
- Wear (1)
- Wear volume (1)
- Weld pool dynamics (1)
- Weld pool shape (1)
- Windenergie (1)
- Wire electron beam additive manufacturing (1)
- Wärmebehandlung (1)
- Wärmeführung (1)
- Zahnstifte (1)
- Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- gas permeability (1)
- laser energy distribution (1)
Organisationseinheit der BAM
- 9 Komponentensicherheit (35)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (12)
- 5 Werkstofftechnik (10)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (9)
- 7 Bauwerkssicherheit (7)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (7)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (7)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (7)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (6)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (4)
Der Kerbschlagbiegeversuch ist seit der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts standardisiert und seit langem als Prüfverfahren international genormt. Weltweit sind zu garantierende Werte der Kerbschlagenergie (KV) und Übergangstemperaturen (TÜ) in Produktnormen und Regelwerken festgelegt. Unter bestimmten Bedingungen besteht dabei die Option, statt Normalproben Untermaßproben zu prüfen. Im Rahmen einer Untersuchung der BAM wurde der aktuelle Status von Prüf- und Produktnormen sowie Regelwerken zur Bewertung der Bauteilintegrität hinsichtlich ihres Umgangs mit Untermaßprobenergebnissen erfasst. Zur Schaffung einer geeigneten aktuellen Datenbasis wurden an ISO-V-Proben der Dicken 2,5, 5,0, 7,5 und 10,0 mm aus vier aktuellen Baustählen KV2-T-Kurven ermittelt. Es wurden unterschiedliche Vorgehensweisen zur Kurvenanpassung und Festlegung von Übergangstemperaturen praktiziert. Ferner kamen verfügbare Ansätze zur Skalierung von Untermaßprobenergebnissen auf die Werte von Normalproben zur Anwendung. Das Ausmaß des Probendickeneffektes ist werkstoff- und temperaturabhängig. Im Bereich der Werkstoffprüfung ist akzeptiert, dass die Ergebnisse von Normal- und Untermaß-proben nicht ohne Weiteres ineinander überführt werden können. Der Stand der Produktnormung und der Regelwerke ist jedoch im besten Falle als unzureichend, vielfach jedoch schlicht als falsch zu bezeichnen. In einem weiten anwendungsrelevanten Temperaturbereich werden hier sogar deutlich nicht-konservative Skalierungsergebnisse geliefert. Die betroffenen Produkt-normenreihen und Regelwerke müssen überarbeitet werden.
Das hochaktuelle Thema der Integration und Wiederverwendung von Wissen und Daten aus Herstellung, Bearbeitung und Charakterisierung von Materialien ('Digitalisierung von Materialien') wird in den Projekten Innovationsplattform MaterialDigital (PMD, materialdigital.de) und Materials-open-Lab (Mat-o-Lab, matolab.org) adressiert. In diesem Beitrag werden die Weiterentwicklungen in diesen Projekten hinsichtlich der Speicherung von Zugversuchsdaten gemäß einer normenkonformen (DIN EN ISO 6892-1:2019-11) ontologischen Repräsentation vorgestellt. Das umfasst den Weg von der Entwicklung einer Ontologie nach Norm, der Konvertierung von Daten aus Standardtests in das interoperable RDF-Format bis hin zur Verknüpfung von Ontologie und Daten. Letztendlich können die entsprechenden Daten in einem Triple Store abgelegt und abgefragt werden.
Untersuchung zur Herstellung von Cu-Strukturen mittels Wire Electron Beam Additive Manufacturing
(2022)
Das Additive Manufacturing gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Fertigung metallischer Bauteile im industriellen Umfeld. Hierbei wird zunehmend auch auf drahtförmige Ausgangswerkstoffe gesetzt, da diese Vorteile im Handling bieten, bereits in der Industrie etabliert sind und sich in der Regel durch geringere Beschaffungskosten auszeichnen. In den letzten Jahren entwickelte sich neben den bereits im großen Umfeld untersuchten Wire-DED-Verfahren auch eine Prozessvariante unter Nutzung des Elektronenstrahls zur industriellen Marktreife. Dabei zeigt die als Wire Electron Beam Additive Manufacturing bezeichnete Technologie besondere Vorteile gegenüber anderen, zumeist Laser- oder Lichtbogen-basierten DED-Prozessen. Das Verfahren bietet vor allem Potenzial für die Verarbeitung von hochleitfähigen, reflektierenden oder oxidationsgefährdeten Werkstoffen. Insbesondere für die Herstellung von Bauteilen aus Kupferlegierungen zeigt sich der Elektronenstrahl als besonders geeignet. Um das Verfahren einem breiten Anwenderkreis in der Industrie zugänglich zu machen, fehlen jedoch übergreifende Daten zu Leistungsfähigkeit, Prozessgrenzen und Anwendungsmöglichkeiten. Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit dieser Problemstellung am Beispiel zweier Cu-Werkstoffe. Dabei werden ein korrosionsbeständiger Werkstoff aus dem maritimen Bereich sowie eine Bronze mit guten Verschleißeigenschaften aus dem Anlagenbau getestet.
Über mehrstufige Testschweißungen wurden die physikalisch möglichen Prozessgrenzen ermittelt und Rückschlüsse über die Eignung der Parameter zum additiven Aufbau gezogen. Hierfür wurden zunächst optimale Bereiche für den Energieeintrag anhand von Volumenenergie sowie mögliche Schweißgeschwindigkeiten untersucht.
Anschließend wurde die Skalierbarkeit des Prozesses anhand von Strahlstrom und Drahtvorschub getestet.
Als wesentliche Zielgrößen wurden dabei Spurgeometrie, Aufmischung und Härte herangezogen. Die Eignung der ermittelten Parameter wurde im letzten Schritt exemplarisch anhand einer additiven Testgeometrie in Form eines Zylinders nachgewiesen.
Hochfeste Nickelbasislegierungen wie Inconel 939 spielen eine wesentliche Rolle im modernen Turbinenbau. Additive Fertigungstechnologien eröffnen hierbei neue Möglichkeiten für die Verarbeitung, jedoch fehlen verlässliche Fügeprozesse für die Absicherung der additiven Prozesskette im Bereich Neuteilfertigung und Instandsetzung. Insbesondere Heißrisse stellen eine große Herausforderung an die Fügetechnik. Die vorliegende Untersuchung befasst sich daher mit dem Verhalten von additiv gefertigten Blechen aus Inconel 939 beim Elektronenstrahlschweißen. Es werden grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Härte und Rissneigung betrachtet und Ansätze für eine Optimierung auf Basis statistischer Versuchsplanung aufgezeigt. Hierbei erfolgt eine Einteilung der Risse nach bestimmten Nahtbereichen. Risse am Nahtkopf können durch die Faktoren Vorschub und Streckenenergie sowie die Härte des Schweißgutes beeinflusst werden. Risse im Bereich der parallelen Nahtflanken stehen hingegen im Zusammenhang mit der Härte der Wärmeinflusszone. Ein abschließender Vergleich der angepassten Parameter mit der Ausgangssituation zeigt, dass durch Anwendung der statistischen Optimierung eine deutliche Reduzierung der Rissneigung erreicht werden kann.
Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit dem Einfluss des Additive Manufacturing auf die Schweißeignung von Bauteilen aus Inconel 718. Hierfür wurden Proben mittels DED und L-PBF hergestellt und ihr Verhalten in Blindschweißversuchen anhand eines Vergleichs mit konventionellen Gussblechen untersucht. Im zweiten Schritt wurden die verschiedenen additiv hergestellten Proben mit dem Gussmaterial im I-Stoß sowie untereinander verschweißt.
Als Schweißverfahren wurde für alle Proben das Elektronenstrahlschweißen angewandt. Zur Auswertung wurde anhand von Schliffen das Nahtprofil vermessen und die Proben auf Poren und Risse untersucht. Zusätzlich wurde die Dichte vermessen und eine Prüfung auf Oberflächenrisse durchgeführt. Das AM-Material zeigte dabei Unterschiede in Nahtform und Defektneigung im Vergleich zum Gusswerkstoff. Insbesondere die DED-proben neigten unter bestimmten Parameterkonstellationen verstärkt zu Porenbildung. Risse konnten nicht beobachtet werden. Trotz auftretender Nahtunregelmäßigkeiten wurde in den kombinierten AM-Schweißproben die Bewertungsgruppe C erreicht. Eine Prüfung der bestehenden Regelwerke zur Schweißnahtbewertung anhand der gewonnenen Erkenntnisse zu additiv gefertigten Proben im Elektronenstrahlschweißprozess zeigte keinen Ergänzungsbedarf.
Druckbehälter mit großen Wandstärken (250+ mm) aus hochwarmfesten, niedriglegierten Stählen werden hauptsächlich Mehrdraht-Unterpulver-(UP) geschweißt. Der damit verbundene hohe Energieeintrag führt unter anderem zu hohen lokalen Schweißeigenspannungen, welche bei unsachgemäßer Prozessführung der notwendigen Wärmenachbehandlung (PWHT) zu Spannungsrelaxationsrissen (SRR) führen. In den Bewertungskriterien zur Spannungsrelaxationsrissanfälligkeit finden weder die, mit klassischen, freischrumpfenden Schweißversuchen nicht abbildbaren, erhöhten Eigenspannungen aus der Schrumpfbehinderung der Bauteilsteifigkeit Beachtung, noch die damit einhergehenden metallurgischen Effekte wie bspw. das Ausscheidungswachstum während der PWHT und damit einhergehende Härteunterschiede an den Korngrenzen bzw. die vorzeitige Alterung durch Bildung differenter Sonderkarbide. Die Aufheizrate des PWHT als Einflussfaktor für die SRR-Bildung bleibt derzeit ebenfalls unbeachtet.
Daher wurde eine Versuchsmethodik entwickelt, die eine mögliche SRR-Anfälligkeit durch die Kopplung von thermischer und mechanischer Beanspruchung untersucht. Dazu wurden Proben mit unterschiedlichen Gefügen thermisch simuliert und während des PHWT repräsentativ mit sehr hohen Lasten/Eigenspannungen mechanisch beansprucht.
Dazu wurde an Kleinzugproben für das as-welded UP-Schweißgut und die thermisch simulierte GKZ eines 13CrMoV9-10 die Dehnung des Prüfbereichs bei variablen Querspannungen und Aufheizraten gemessen. Diese aufheizraten- und gefügeabhängige Längenänderung der Probe wurde durch mathematische Prozeduren analysiert. Damit war es möglich, singuläre werkstoffliche Effekte auf μm-Ebene (Ausscheidungswachstum) als summarische Längen- bzw. Volumenänderung per klassischer Kurvendiskussion zu beschreiben. Die erste und zweite Ableitung zeigten eine ausscheidungsabhängige Härtezunahme, welche von der Spannung und Aufheizrate im geringen Maß linear abhängig war. Gleichzeitig sind Volumenänderungen bei Bildung und Wachstum differenter Sonderkarbide bekannt, welche zusammen mit gefügespezifischen Untersuchungen und der neuen Versuchsmethodik zu einer verbesserten Beurteilung der SRR-Anfälligkeit von geschweißten CrMoV-Stählen beitragen sollen. Prinzipiell ist die vorgestellte Methodik jedoch werkstoff- und zustandsoffen, d.h. sowohl für Grundwerkstoff e als auch definierte Wärmebehandlungsbedingungen geeignet. Dies ermöglicht erstmals die Schaffung einer Transfergröße zwischen Labor und realen Schweißungen, unter Beibehaltung der Bauteilsteifigkeit, d.h. vereinfachte, aber realistische Eigenspannungsabbildung als Grundlage für weitergehende gefügespezifische metallurgische Effekte während des PWHT.
In den letzten Jahrzehnten wurde die Degradation der polymeren Matrix von flammgeschützten Polymeren eingehend untersucht. Erst in den letzten Jahren jedoch hat sich die Frage der Lebensdauer der Funktionalität des Flammschutzes selbst als wichtige Fragestellung herauskristallisiert, z.B. bei Kabeln. Deshalb sollte diese Fragestellung durch systematisch-variierte künstliche Klima- und Bewitterungstests an flammgeschützten Polymerwerkstoffen untersucht werden.
Die Integrität der Verstärkungsfasern in Komposit-Zahnstiften ist entscheidend für die Biegefestigkeit und die langfristige Haftung am Zement in den Wurzelkanälen. Es wurde vermutet, dass die Integrität von glasfaserverstärkten Zahnstiften durch das Beschleifen während der zahnmedizinischen Behandlung beeinträchtigt wird. Eine Beschädigung der Fasern führt zu einer erheblichen strukturellen Schwächung über den gesamten Stiftdurchmesser. Glasfragmente, die durch den Kontakt mit dem Zahnbohrer entstehen, können sich vom Stift lösen und die Haftfähigkeit erheblich verringern. Mit Hilfe hochauflösender Synchrotron-Röntgen-Refraktions-Radiographie (SXRR) konnte das Ausmaß der Schäden zuverlässig identifiziert und charakterisiert werden.
Dazu wurden die Glasfaserstifte sowohl im Herstellungszustand als auch nach der Bearbeitung mit einem Diamantbohrer untersucht. Die Datensätze wurden zur Visualisierung und Quantifizierung der morphologischen Charakteristika intakter und durch das Beschleifen beschädigter Regionen analysiert. Sie zeigen Schäden im bearbeiteten Bereich (z. B. Brüche, Splitter und Risse) sowie herstellungsbedingte Inhomogenitäten der Fasern mit einer signifikanten Zunahme der inneren Oberflächen in Probenregionen, die durch das Beschleifen beschädigt wurden.
Renowed institutions in various European countries combine their tribo-testing as well as analytical and characterisation capabilities for the European Tribology Centre. This foundation of one of the largest Open Innovative Test Beds for tribological services, the aim of the European Horizon 2020 project i-TRIBOMAT, places certain demands on the comparability of the test equipment and execution process.
Toughening mechanisms and enhanced damage tolerant fatigue behaviour in laminated metal composites
(2022)
In the present study, fatigue crack growth (FCG) in a laminated metal composite (LMC) consisting of Al-based constituents with dissimilar strength was studied. Additionally, the FCG in both monolithic constituent materials was determined and a linear elastic rule of mixture (ROM) concept was calculated as a reference for the FCG of the laminated composite. Crack networks in the laminates were analyzed post-mortem by means of light microscopy and synchrotron X-Ray tomography (SXCT). Significantly reduced FCG rates for the LMC were found at elevated stress intensity ranges compared to both the monolithic constituents as well as the ROM concept. This is the result of the formation of a complex 3D crack network in the laminated architecture caused by the appearance of the two different toughening mechanisms a) crack deflection and b) crack bifurcation at the vicinity of the interfaces.