Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Unterschiedliche Werkstoffeigenschaften reagieren auf jeweils spezifische Weise auf Gittertyp, Gefüge und Defekte. Für die schadenstolerante Betrachtung von Werkstoff und Bauteil ist das Verständnis dieser Zusammenhänge essentiell. Der Beitrag gibt mit Hinblick auf additiv gefertigte metallische Bauteile(Selective Laser Melting) einen kurzen, keineswegs vollständigen Überblick über Faktoren, die die Steifigkeit, Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit, Ermüdungsrissausbreitung und Schwingfestigkeit beeinflussen. Es wird aufgezeigt, wie die bruchmechanische Betrachtung zur Quantifizierung der Zusammenhänge beitragen kann
Lanthanide-doped up-converting nanoparticles (UCNPs), are promising reporters for bioanalysis and theranostics, which are excitable in the near infrared (NIR) by multiphoton absorption processes, and show multiple narrow emission bands in the visible (vis) and NIR, excellent photostability, and long luminescence lifetimes in the µs range. The rational design of brighter UCNP requires an improved understanding of the radiationless deactivation pathways in UCNP, that are affected by size, surface chemistry, and microenvironment. In this respect, we discuss the experimental requirements on absolute measurements of the upconversion quantum yield and its excitation radiant power density dependence and present the design and characterization of unique integrating sphere setup for such measurements in the vis to IR spectral region including its calibration, the influence of the excitation beam profile and solutions to perform such measurements in aqueous media.
Der Grad der Finite-Elemente-Diskretisierung wird vom Verhältnis der Details zur Objektgröße bestimmt. Die Diskretisierung eines großen Objektes mit vielen kleinen Details führt zu einer hohen Anzahl an Elementen bzw. Knotenpunkten. Die Berechnung solcher Körper erfordern nicht nur sehr hohe Rechenzeit, sondern was die Berechnung unmöglich macht, ist der sehr hohe Speicherbedarf. Mit Hilfe eines Ersatzkörpers wird dieses Problem umgangen.
Die Bildkorrelationssoftware Veddac 6 vom Fraunhofer ENAS wurde eingesetzt, um Biegeversuche an Si-basierten Nanostrukturen im Rasterelektronenmikroskop auszuwerten. Die Auswertung basiert auf der Verarbeitung einer Sequenz hochaufgelöster REM-Bilder. Die Veddac Software eignet sich besonders gut, um große Datenmengen und Bilder mit hohen Rauschen/geringen Kontrastunterschieden zu analysieren. Aus den Versuchen konnten verlässliche Kraft-Weg-Kurven ermittelt werden. Damit stellt das gezeigte, recht simple Verfahren eine Alternative zu bereits existierenden mechanischen Prüftests an Mikro/Nano-Objekten dar.
3-Punkt Biegeversuche an Si-basierten Mikro/Nanodrähten wurden im REM mittels Mikromanipulator mit Kraftmessspitze durchgeführt. Die Kraft wurde nach Kalibrierung der Messspitze direkt abgegriffen. Die Auslenkung des Drahtes wurde durch eine Videosequenz im REM aufgenommen und anschließend über die Bildkorrelation ausgewertet. Kraft-Weg-Kurven konnten erstellt werden, um die elastischen Eigenschaften der Drähte zu ermitteln. Die Daten wurden mit FEM-Simulationen und Literatur verglichen. Bruchmechanische Eigenschaften wurden ebenfalls in guter Übereinstimmung mit anderen Verfahren quantifiziert.
Im Chemikalienrecht ergeben sich laufend Änderungen durch die regelmäßige Überarbeitung
des UN-GHS. Konsequenzen hat dies auch für andere Vorschriften, die auf
Einstufungen von gefährlichen Stoffen Bezug nehmen. Aber auch andere Vorschriften
und Regelwerke unterliegen Änderungen durch Anpassungen an den Stand der Technik.
In diesem Beitrag werden für die chemische Sicherheitstechnik wichtige aktuelle
Änderungen im Chemikalienrecht und nationalen Arbeitsschutzvorschriften vorgestellt.
Die 6. überarbeitete Fassung des GHS von 2015 enthält eine neue Gefahrenkategorie
zur Einstufung von pyrophoren Gasen und eine neue Gefahrenklasse zur Einstufung
von desensibilisierten explosiven Stoffen. Außerdem wurden Anforderungen an das Sicherheitsdatenblatt
bezüglich der physikalisch-chemischen Eigenschaften neu gefasst
und um Informationen für die Ersteller von Sicherheitsdatenblättern ergänzt. Die 7.
überarbeitete Fassung des GHS, die zurzeit in Arbeit ist und Anfang 2017 erscheinen
wird, wird voraussichtlich neue Kriterien und eine geänderte Einteilung für entzündbare
Gase beinhalten sowie einen neuen Anhang zur Staubexplosionsgefahren.
Bei den nationalen Arbeitsschutzvorschriften haben sich Änderungen anlässlich der
Verschiebung der Vorschriften zum betrieblichen Explosionsschutz von der Betriebssicherheitsverordnung
in die Gefahrstoffverordnung ergeben. Im Nachgang werden
auch die technischen Regeln zum Explosionsschutz überabeitet. Die technischen Regeln
für Tätigkeiten mit Gasen sind um Regelungen zu Acetylen ergänzt worden. Weitere
Ergänzungen zu Füllanlagen für ortsfeste Druckanlagen für Gase und zu Flüssiggas
liegen gegenwärtig den zuständigen Ausschüssen zur Verabschiedung vor.
Der Innenraumluftrichtwert für Formaldehyd in Höhe von 0,1 ppm ist durch das BfR bestätigt worden und bleibt bis auf weiteres bestehen. Die Prüfbedingungen für Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen dagegen sind nicht mehr aktuell. Das Prüfverfahren für Holzwerkstoffe gilt seit 1991 und basiert auf dem Gebäudestandard von 1984. Eine Definition und Anpassung der Prüfbedingungen an moderne „dichtere“ Bauweise ist notwendig. Es zeigt sich, dass für Verbraucherinnen und Verbraucher eine Unterscheidung von formaldehydbelasteten und -unbelasteten Produkten in der Praxis schwierig ist. Es kann zu fehlerhaftem Einsatz und nicht fachgerechter Verarbeitung der Holzwerkstoffe kommen. Das Ziel des Vorhabens ist die möglichst sichere Einhaltung des Schutzniveaus durch die Anpassung der Prüfbedingungen an den heutigen Gebäudestandard. Es werden das Projekt (UFOPLAN-Vorhaben FKZ 3714 95 310 0) und erste Messergebnisse vorgestellt. Erste Messungen von Holzwerkstoffen im laufenden Vorhaben unter „worst case“-Bedingungen (erhöhte Beladung, geringer Luftwechsel) zeigen hohe Formaldehyd-Emissionen.
Durch den Einsatz von eingebetteten faseroptischen Sensoren können Bauteile überwacht und frühzeitig Informationen über Materialveränderungen gewonnen werden. Um die Zuverlässigkeit eines solchen Sensors gewährleisten zu können, ist es wichtig, die korrekte Funktion des Sensors im Verbund mit einer Werkstoff-Matrix on-line und in-situ überwachen zu können. Im Rahmen des DFG-Projekts FAMOS² (FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor) wurde ein selbstdiagnose-fähiger Schichtsensor entwickelt, welcher mit Hilfe einer magnetostriktiven Aktorschicht validiert werden kann. Durch eine Kombination aus PVD (physical vapour deposition) und ECD (electro-chemical deposition) wird die Aktorschicht auf faseroptischen Sensoren haftfest abgeschieden. Ein äußeres Magnetfeldes dehnt die Aktorschicht und damit auch die Faser reversibel. Diese Dehnung führt zu einer Verschiebung der Bragg-Wellenlänge, welche direkt mit der Stärke des zu messenden Magnetfeldes korreliert. Ein etwa 100 Nanometer dünnes PVD-Schichtsystem aus Chrom und Kupfer dient zunächst als Haftvermittler zwischen Glasfaser und ECD-Schicht. Um eine rotationssymmetrische Schichtabscheidung zu erhalten, erfolgt während der PVD-Beschichtung eine Rotation der Faser. In einem klassischen Watts-Elektrolyten wird dann im zweiten Schritt die eigentliche etwa 30 Mikrometer dicke ECD-Aktorschicht auf die PVD-Schicht abgeschieden. Reine Ni-Schichten werden mit NiFe-Legierungen verglichen.
Die Geometrie der Faser stellt für die Herstellung und Charakterisierung der Schichten auf der einen Seite eine besondere Herausforderung dar, bietet aber zugleich auch neue experimentelle Möglichkeiten. So kann ggf. die Entstehung von Spannungen in der Schicht während der ECD-Abscheidung in-situ verfolgt werden, indem die Wellenlängenverschiebung aufgrund der Dehnung des Bragg-Gitters optisch gemessen wird. Die Anpassung der Beschichtungsverfahren an die Fasergeometrie sowie die Charakterisierung und die Eigenschaften der ECD-Schicht werden diskutiert. Insbesondere wird auf den Elastizitätsmodul der Aktorschicht eingegangen, wobei Werte aus der Nanoindentation und dem 2-Punkt-Biegeversuch mit der beschichteten Faser als Biegebalken verglichen werden.
Die BAM-Liste - Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter – mit den Beständigkeitsbewertungen metallischer und polymerer Werkstoffe ist Grundlage für die stoffbezogenen Baumusterzulassungen für Tankcontainer und ortsbewegliche Tanks zur Beförderung gefährlicher Güter durch die BAM seit der Herausgabe der 1. Auflage 1989. Diese Beständigkeitsbewertungen werden nicht nur bundesweit, sondern weltweit als Erkenntnisquelle genutzt. Für die Zulassung von Kesselwagen und Tankfahrzeugen werden diese Daten auch herangezogen. Die Werkstoffbeständigkeitsdaten und der damit verbundene Informationsservice der BAM haben mit Sicherheit dazu beigetragen, Leckagen von Tanks aufgrund des Einsatzes von Tanks/Kesselwagen aus einem gegenüber dem Füllgut unbeständigem Tankwerkstoff oder Dichtungswerkstoff zu vermeiden.
Seitens der Industrie besteht großes Interesse, Polyethylenterephthalat (PET) als Werkstoff für Verpackungen zum Transport von Gefahrgütern einzusetzen, da aufgrund der hohen Festigkeit und Steifigkeit von PET die Wanddicken und somit die Kosten der Verpackungen reduziert werden können. Die Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit von Polyethylenformstoffen als Werkstoffe von Verpackungen erfolgt mit Labormethoden unter Verwendung einer Standardflüssigkeit als Prüfmedium für die Spannungsrisse auslösende Wirkung auf Polyethylen (PE), wodurch Zeit und Kosten der Prüfungen reduziert werden.
Ziel dieser Arbeit war es, eine Laborprüfmethode zum Vergleich der Spannungsrissbeständigkeit von PE und PET auf ihre Anwendbarkeit zu prüfen, wie z.B. den Full Notch Creep Test (FNCT). Es wurde untersucht, ob die Prüfkörper aus PE und PET mit umlaufender Kerbe in dieser durch die chemische Industrie entwickelten und von der BAM konzipierten Apparatur auf der Basis des FNCT zu messbaren Ergebnissen unter Einfluss eines Ölsäureamidethoxylates als Netzmittel bei 50 °C führen.
Die Testergebnisse bestätigten die Eignung des Prüfverfahrens für die acht eingesetzten Formstoffe aus PE. Dieses Prüfverfahren konnte nicht für PET angewandt werden, da die Prüfkörper aufgrund der hohen Festigkeit und Steifigkeit des PET beim Kerbvorgang zerbrachen. Die gleiche Aussage konnte für den Nachweis der der Spannungsrissbeständigkeit von Verpackungen, der in der BAM Gefahrgutregel BAM-GGR 015 beschrieben wird, getroffen werden. Die einzige Möglichkeit zum Nachweis der Spannungsrissbeständigkeit von PET besteht in der Durchführung von Stapeldruckprüfungen.
BAM Abteilung „Chemische Sicherheitstechnik“, das Global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (UN GHS: United Nations Globally Harmonized System of Classification, Labelling and Packaging of Chemicals), die Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen (CLP steht für die Abkürzung der englischen Begriffe classification, labelling and packaging), die Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe. (REACH: Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals).
Validierung von BAM-Fallhammer und BAM-Reibapparat - Herausforderung für die Qualitätssicherung
(2016)
Die Validierung des BAM-Fallhammers ist nicht nur eine Frage der dokumentierten Wartung und der Rückführbarkeit relevanter Größen sondern auch eine Frage der Verifizierung der mechanischen Funktion. Dabei gibt es zum Teil derart große Abweichungen zwischen Geräten und von berechneten Werten, dass Ergebnisse zur Schlagempfindlichkeit von Explosivstoffen nur in Verbindung mit der verifzierten Funktion und verifizierten Werten zum Energieübertrag auf den zu prüfenden Stoff nutzbar sind.
Mit der Richtlinie 2008/43 wurde europaweit ein System zur Rückverfolgung von Explosivstoffen von Herstellung bis zum Verbrauch geschaffen. Dabei erhält jeder Zünder und jede Sprengstoffpatrone eine eindeutige Kennung, die üblicherweise als Datamatrix-Code aufgebracht wird. Seit 2015 muss das System angewandt werden. Trotz einer reichlichen Übergangsfrist gibt es immernoch Probleme im Detail, die sich vor allem auf die IT-mäßige Verarbeitbarkeit beziehen.
Binäre Sprengstoffe sind Explosivstoffe die direkt am Einsatzort aus nicht explosionsfähigen Chemikalien zubereitet werden können. Diese Explosivstoffe werden bereits seit vielen Jahren in unterschiedlichen Formen angeboten. Besonders Interessant ist der Einsatz in Bereichen, die die Lagerung oder den Transport von Explosivstoffen ausschließen. Beispielhaft sei hier der Lufttransport von Sprengladungen zur Beseitigung von Landminen und UXO. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Geschichte, Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten von binären Sprengstoffen.
Einsatzkräfte des THW und anderer humanitärer Einrichtungen sind insbesondere im Rahmen von Auslandseinsätzen verstärkt Gefährdungen durch Kampfstoffe, unkonventionelle Brand- und Sprengvorrichtungen (USBV) und sog. Blindgängern und zurückgelassener Munition (UXO) ausgesetzt. Dieses Seminar richtet sich insbesondere an Einsatzkräfte ohne militärische oder sprengtechnische Vorkenntnisse und soll primär für diesen Gefährdungsbereich sensibilisieren und den Eigenschutz verbessern. Es handelt sich hierbei ausdrücklich nicht um eine Heranführung an den Umgang mit Explosivstoffen, sondern um eine Information zur Gefahrenabwehr und Gefahrenvermeidung.
Mit Hilfe der an der BAM entwickelten Röntgenrefraktionstopographie lassen sich zerstörungsfrei innere Oberflächen insbesondere in CFK messen. Somit gelingt es quantitativ und ortsaufgelöst Mikrorisse im μm-Maßstab (Faser-Matrix-Ablösungen, Matrix-Matrix-Brüche) auch im komplexen Laminat zu bestimmen. Ziel ist es, die Mikrorissbildung an Geweben und Gelegen in-situ zur Schwingbeanspruchung zu ermitteln, um Materialkonstanten und Modelle zu bestimmen, mit Hilfe derer die Zwischenfaserbruchanstrengungen angeben werden kann, bei der die Grenze zum „unendlichen“ Leben liegt, also der Werkstoff als „dauerfest“ bezeichnet werden kann. Die Schädigungsmechanismen konnten aber auch an Schalenstrukturen aus GFK mit optischen Verfahren und mit In-Situ-Messungen mittels Thermographie nachgewiesen werden. Zudem spielt die Faser-Matrix-Grenzfläche, also die Oberflächenchemie auf der Faser sowie der Vernetzungsgrad der Epoxidharzmatrix eine entscheidende Rolle.
Die Reibeigenschaften von PEEK-Materialien gegen Stahlscheiben wurden in Luft, Vakuum und Wasserstoffumgebung untersucht. PEEK-Verbundwerkstoffe wurden mit Graphit, CNT oder TiO2-Partikeln gefüllt. Die Ergebnisse zeigen, dass reines PEEK umgebungsabhängig ist und die Desorption von Gasen im Vakuum zur hohen Verschleißraten führt. Durch Zusatz von Graphit bzw. CNT wird eine sehr geringe Reibung in Wasserstoff erreicht (0,04), während mit TiO2-Partikeln die niedrigste Verschleißrate sowohl in Vakuum als auch in Wasserstoffumgebung erzielt wird. Chemische Prozesse treten in den Materialien und im Tribokontakt auf und interagieren miteinander. Insbesondere die Bildung und die Adhäsion eines dünnen und homogenen Transferfilms sind stark von den Umgebungen abhängig.
Die Untersuchung von Bauteilen in Großprüfeinrichtungen, die Nutzung instrumentierter Funktionskomponenten sowie der Einsatz von Monitoring -Systemen im Offshore- und Infrastrukturbereich ist verbunden mit der Messung von Kräften bis oberhalb von 30 MN. Der Einsatz eines modularen Build-Up Systems zur Messung von Kräften bis 25 MN ermöglicht die messtechnische Rückführung in diesem Lastbereich wie Vergleichsmessungen zeigen. Möglichkeiten und Anforderungen in der BAM zur Messung und messtechnischen Rückführung von Kräften bis oberhalb von 30 MN werden angesprochen.
In diesem Vortrag werden hochauflösende analytische Methoden für die Untersuchungen von zementgebundenen Baustoffen vorgestellt. Zum einen werden frühe Hydratationsprozesse in situ und mit hoher Zeitauflösung untersucht und die Einflüsse von polymeren Fließmittel und Stabilisierer auf die Erstarrungsverzögerung beobachtet. Zum anderen werden Phasenübergänge unter schädigenden Angriffen im Gefügeprofil auf µm-Skala verfolgt. Die Möglichkeit die Auswirkungen der niedrigen realen Konzentrationen von schädigenden Agenten zu identifizieren stellt ein großes Potential für die Schädigungsanalyse unter realen Bedingungen dar. Insgesamt haben die vorgestelletn analytischen Techniken ein großes Potential für die Analyse der Phasenentwicklung in zementgebundenen Baustoffen.
Höherfester Feinkornbaustahl (FKB) mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa ist als Konstruktionswerkstoff in vielen Industriebranchen unentbehrlich geworden. Anzuführen sind bspw. der Kran-, Nutzfahrzeug-, Brücken-/Anlagenbau und zunehmend auch der allgemeine Stahlbau. Wesentliche Schwerpunkte sind die Maximierung der Nutzlasten (z.B. Trage-, Hublasten usw.) und damit verbundene Ressourceneinsparungen. Eine Werkstoffsubstitution der niederfesten (S235) mit höherfesten Stahlgüten ermöglicht bei gleicher Beanspruchbarkeit eine Reduzierung des Werkstoffeinsatzes von bis zu 70% und kann zu einem Schweißkostenverhältnis von 6 zu 1 führen. Mit zunehmender Festigkeit der FKB werden deutlich höhere Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gestellt. Dies betrifft die Wärmeführung beim Schweißen und die damit verbundene Kaltrissvermeidung. So kam es in der Vergangenheit leider immer wieder zu Schadensfällen, weil gerade die Sensibilität gegenüber einer Degradation der mechanischen Eigenschaften der höherfesten FKB, durch den im Lichtbogen aufgenommenen Wasserstoff, mit steigender Festigkeit signifikant zunimmt und zu wasserstoffunterstützten Kaltrissen führen kann. Für konventionelle MSG-Schweißprozesse liegen bereits Erfahrungen und Regelwerke zur Wärmeführung und entsprechende Wasserstoffgrenzwerte vor. Diese Kenntnisse sind jedoch nicht auf moderne Lichtbogenprozesse mit modifizierten Sprühlichtbogen (mod. SLB) aufgrund deren Prozesscharakteristik übertragbar.
Wasserstoff kann in Überlagerung mit Beanspruchungen zu einem unerwarteten Werkstoffversagen in höherfesten Stählen führen (wasserstoffunterstützte Schädigung von Metallen, starke Abnahme des Verformungsvermögens). Hierbei besteht in der Schweißtechnik die Gefahr einer wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung. Der Fokus des Vortrags liegt auf das Wasserstoffbindungsverhalten (Trapping) im Grundwerkstoff und im schweißsimulierten Gefüge. Die Ergebnisse zeigen Unterschiede hinsichtlich der Bindungsenergie und des Fallencharakters. Anhand dieser lassen sich Rückschlüsse ziehen über eine effektive Wärmebehandlung zur Wasserstoffreduktion im Gefüge. Das Ziel ist eine Reduzierung des Risikos einer wasserstoffunterstützten Rissbildung.
Die Festigkeit von Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) lässt sich
durch (hydro-)thermale Behandlung weiter steigern. In der Literatur (zum
Beispiel Yazici, 2013) wird diese Festigkeitssteigerung mit der Bildung von
Tobermorit, einer kristallinen C-S-H-Phase, in Verbindung gebracht, wie dies
auch für Porenbeton oder Kalksilikat-Baustoffe angenommen wird. Die
durchgeführten röntgenographische Untersuchungen geben jedoch keinen Hinweis
auf das Vorhandensein von Tobermorit, sodass diese Erklärung nicht tragfähig
ist. Die tatsächliche Ursachen für die real vorhandene Festigkeitssteigerung
bleibt vorerst unklar.
Die quantitative Bestimmung toxischer Gase, die bei der Umsetzung von Sprengstoffen entstehen können, ist für alle unter Tage verwendeten Sprengstoffe vorgeschrieben.
In der europaweit harmonisierten Norm DIN EN 13631 Teil 16 wird die Prüfmethode spezifiziert. Die wichtigsten Vorgaben und Anforderungen der Norm und deren Realisierung in der BAM - Prüfmethode werden erläutert. Der Aufbau und die Funktionsweise der BAM – Schwadenkammer, die eingesetzte Beprobungs- und Messtechnik und die Datenauswertung werden beschrieben.
Für die jeweiligen Sprengtypen (ANFO, Emulsionen, gelatinöse Sprengstoffe) werden die gemittelten Gaskonzentrationen für Stickoxide und Kohlenmonoxid diskutiert, die aus den bisher durchgeführten Prüfungen an der BAM resultieren.
Die nunmehr seit mehr als 10 Jahren an der BAM durchgeführten Schwadenprüfungen von gewerblichen Sprengstoffen zeigen, dass die Prüfmethode verlässliche und gut reproduzierbare Ergebnisse liefert. Konstante Prüf- und Umgebungsbedingungen ermöglichen die Vergleichbarkeit der Schwaden-Konzentrationen verschiedener Sprengstoffe.
Der Vergleich mit Werten anderer Prüfeinrichtungen ist jedoch nur eingeschränkt möglich. Insbesondere die Einschlussbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Schwadenzusammensetzung. Dies zeigte sich an den alten Prüfergebissen, die noch in der Bergbauversuchstrecke „Tremonia“ oder im späteren Sprengbunker der DMT ermittelt wurden, sowie beim Vergleich mit Messwerten unter Bergbaubedingungen. Zu einem ähnlichen Fazit kam auch ein Ringversuch zwischen den Benannten Stellen, der im Jahr 2009 durchgeführt wurde. Die Messergebnisse der Schwadenprüfung in verschiedenen Versuchseinrichtungen werden vorgestellt und Übereinstimmungen sowie Abweichungen diskutiert.
Im Vortrag wurden die wesentlichen Ziele und Erkenntnisse des IGF-Vorhabens 17267 N "Wärmeführung und Kaltrisssicherheit" vorgestellt. Der Einfluss der Wärmeführung auf die schweißbedingte Eigenspannungsausbildung in geschweißten Konstruktionen konnte in Abhängigkeit der konstruktiven Steifigkeit und der Bauteildimensionen quantifiziert werden. Ferner wurden Aussagen zur Beeinflussung und Absenkung der Eigenspannungen und der Gesamteigenbeanspruchung von Schweißkonstruktionen erarbeitet. Es zeigte sich, dass eine Reduktion der lokalen Eigenspannungen und der Eigenbeanspruchung von geschweißten Konstruktionen durch eine geringere Wärmeeinbringung möglich ist. Eine Absenkung der Zwischenlagentemperatur erwies sich dabei unter anderem als besonders günstig. Damit ist es möglich vorhandene Wärmeführungskonzepte für hochfeste Stähle zu optimieren und dadurch die Kaltrissbildung zu vermeiden. Weiterführend ist durch die Quantifizierung der im realen Bauteil auftretenden Eigenspannungen bzw. mithilfe gezielter Beeinflussung des Eigenspannungsniveaus eine bessere Ausnutzung der Materialeigenschaften bei der Auslegung von Schweißkonstruktionen aus hochfesten Stählen möglich. Dadurch können ressourceneffizientere Stahlkonstruktionen durch Reduktion von Material- und Fertigungskosten erzielt werden.
In dem Vortrag wurden die wesentlichen Ziele und Ergebnisse zu dem IGF-Vorhaben 17978 N "Bauteilbeanspruchung modifizierter Sprühlichtbögen" vorgestellt. Mit dem modifizierten Sprühlichtbogen ist das Schweißen einer schmaleren Nahtkonfiguration realisierbar. Die Effekte, die sich aufgrund der angepassten Nahtkonfiguration und reduzierten Wärmeinbringung auf die Eigenspannungen und Gesamteigenbeanspruchung einer Schweißkonstruktion ergeben, konnten im Vergleich zu konventionellen Schweißprozessen und Nahtkonfigurationen analysiert werden. Ferner ließen sich realitätsnahe Untersuchungen unter Variation von Bauteildimension und -steifigkeit durchführen, um Aussagen zur Beeinflussung schweißbedingter Beanspruchungen in hochfesten Bauteilen zu erarbeiten. Es zeigte sich, dass bei optimaler Wärmeführung eine Absenkung des Nahtöffnungswinkels und damit Nahtvolumens signifikant geringere Reaktionsspannungen und -momente bewirkt. Dies führt gerade bei Hemmung des Winkelverzugs zu deutlich reduzierten Quereigenspannungen in der Wärmeeinflusszone aufgrund geringerer Biegespannungen. Die Erkenntnisse erlauben eine gezielte Reduzierung der Eigenspannungen sowie einer erhöhte Risssicherheit bei der Montage und dem Betrieb von Bauteilen aus hochfesten Stählen. Weiterführend ist durch die Quantifizierung der am realen Bauteil auftretenden Eigenspannungen bzw. mithilfe einer planmäßigen Beeinflussung des Eigenspannungsniveaus eine verbesserte Ausnutzung der Materialeigenschaften bei der Auslegung hochfester Schweißkonstruktionen möglich. Dadurch sind ressourceneffiziente Stahlkonstruktionen mittels Reduktion von Material- und Fertigungskosten erzielbar. Mit der gegenwärtig bereits verfügbaren Anlagentechnik ist die Anwendung der gewonnen Forschungsergebnisse kurzfristig realisierbar und angesichts der ökonomischen Vorteile rentieren sich gegebenenfalls notwendige Neuanschaffungen schnell.
Nach Außerkraftsetzung der Druckbehälterverordnung und der Acetylenverordnung ist zum 01.01.2013 auch eine Reihe wichtiger sicherheitstechnischer Regeln für Gase ausgelaufen. Dazu gehören die Technischen Regeln Druckgase (TRG), die Technischen Regeln Druckbehälter (TRB), die Technischen Regeln Rohrleitungen (TRR) und die Technischen Regeln Acetylen (TRAC). Sie enthielten Beschaffenheitsanforderungen für Druckgeräte und Informationen zu den Gefährdungen beim Umgang mit den Gasen. Ein Teil der in diesen Regeln enthaltenen sicherheitstechnischen Anforderungen sind inzwischen europäisch in den Richtlinien zu ortsbeweglichen (TPED) und ortsfesten Druckgeräten (PED) oder aber in den Verordnungen zum Gefahrguttransport (RID/ADR etc.) bzw. zur Einstufung, Klassifizierung und Kennzeichnung (CLP-Verordnung) geregelt. Die verbliebenen sicherheitstechnischen „Lücken“ des alten Regelwerks wurden nun in drei neuen Technischen Regeln zur Gefahrstoffverordnung bzw. zur Betriebssicherheitsverordnung behandelt. Unter Federführung der BAM sind die TRGS 407, die TRGS 745/TRBS 3145 sowie die TRGS 746/TRBS 3146 von einer Projektgruppe „Gase“ beim BMAS erarbeitet worden. Im Vortrag wird das aktuelle, neu strukturierte sicherheitstechnische Regelwerk für Gase (international, europäisch und national) dargestellt. Insbesondere werden dabei im nationalen Teil die Inhalte der drei neuen Technischen Regeln besprochen.
Dieses Dokument fasst den Projekfortschritt des BAM-Projektes "Ermittlung geeigneter Wärmeführungen zur Wasserstoffreduktion beim Schweißen höherfester Feinkornbaustähle mit modifiziertem Sprühlichtbogen" im Rahmen des Fachausschusses 1 "Schweißmetallurgie & Werkstoffverhalten" des DVS e. V. zusammen.
Dieses Dokument fasst den Projekfortschritt des BAM-Projektes "Ermittlung geeigneter Wärmeführungen zur Wasserstoffreduktion
beim Schweißen höherfester Feinkornbaustähle mit modifiziertem
Sprühlichtbogen" im Rahmen des Fachausschusses 1 "Schweißmetallurgie & Werkstoffverhalten" des DVS e. V. zusammen.
3D Charakterisierung wasserstoffunterstüzter Risse in Stahl mittels Synchrotron-Refraktions-CT
(2016)
Die Fehlertoleranz moderner hochfester Stähle gegenüber Prozessfehlern beim Fügen nimmt stetig ab und erfordert eine immer kritischere Beurteilung der Ergebnisse aus den vorhandenen Prüfverfahren. Deren Aussagekraft ist häufig zu gering und daher muss zum einen das wissenschaftliche Verständnis der Mikrokaltriss-Entstehung in diesen Stählen vertieft werden und zum anderen müssen die Prüfmethoden und Bewertungskriterien angepasst werden. Dies erfordert ein besseres Verständnis insbesondere der Kopplung von Eigenspannungen, Wasserstoffgehalten und der Wirkung äußerer Kräfte auf die Rissentstehung und das Risswachstum.
Erstmals soll mittels 3D-Synchrotron-Refraktions-Topographie an der BAMline am BESSY die Rissentstehung in mit Wasserstoff beladenen Zugproben charakterisiert werden. Diese Kenntnisse sollen in weiteren Untersuchungen auf Schweißnähte übertragen werden.
Die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle (MNS) wird wesentlich von der chemischen Zusammensetzung und dem Wärmebehandlungszustand beeinflusst. Beides bestimmt die Verteilung der Legierungselemente im Gefüge und die daraus resultierenden Werkstoffeigenschaften. Das Legieren mit Stickstoff bewirkt im Allgemeinen eine Verbesserung der Lochkorrosionsbeständigkeit von nichtrostenden Stählen. Bei martensitischen nichtrostenden Stählen ist dieser Effekt nicht nur auf den Stickstoffgehalt selbst zurückzuführen, sondern auch auf den gleichzeitig verringerten Kohlenstoffgehalt, der ebenfalls das Ergebnis der Wärmebehandlung beeinflusst. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit in Bezug zum Härtungsprozess von MNS dargestellt. Dazu wird vergleichend der Effekt von Austenitisierungsdauer, -temperatur und Abkühlgeschwindigkeit auf Gefüge, Härte und Korrosionsbeständigkeit der MNS X50CrMoV15 und X30CrMoN15 1 untersucht. Die Abkühlgeschwindigkeit wurde mit dem Stirnabschreckversuch gezielt variiert, um den Einfluss von Abkühlgeschwindigkeiten von > 100 K/s bis 1 K/s zu charakterisieren. Die Veränderungen der Korrosionsbeständigkeit werden durch die elektrochemisch potentiodynamische Reaktivierung (EPR) und durch die Bestimmung kritischer Lochkorrosionspotentiale dokumentiert. Neben diesem experimentellen Ansatz werden auch die Ergebnisse von thermodynamischen Berechnungen mit der Software Thermocalc vorgestellt und abschließend auch zur Interpretation des Einflusses von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle genutzt.
Die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle (MNS) wird wesentlich von der chemischen Zusammensetzung und dem Wärmebehandlungszustand beeinflusst. Beides bestimmt die Verteilung der Legierungselemente im Gefüge und die daraus resultierenden Werkstoffeigenschaften. Das Legieren mit Stickstoff bewirkt im Allgemeinen eine Verbesserung der Lochkorrosionsbeständigkeit von nichtrostenden Stählen. Bei martensitischen nichtrostenden Stählen ist dieser Effekt nicht nur auf den Stickstoffgehalt selbst zurückzuführen, sondern auch auf den gleichzeitig verringerten Kohlenstoffgehalt, der ebenfalls das Ergebnis der Wärmebehandlung beeinflusst. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit in Bezug zum Härtungsprozess von MNS dargestellt. Dazu wird vergleichend der Effekt von Austenitisierungsdauer, -temperatur und Abkühlgeschwindigkeit auf Gefüge, Härte und Korrosionsbeständigkeit der MNS X50CrMoV15 und X30CrMoN15 1 untersucht. Die Abkühlgeschwindigkeit wurde mit dem Stirnabschreckversuch gezielt variiert, um den Einfluss von Abkühlgeschwindigkeiten von > 100 K/s bis 1 K/s zu charakterisieren. Die Veränderungen der Korrosionsbeständigkeit werden durch die elektrochemisch potentiodynamische Reaktivierung (EPR) und durch die Bestimmung kritischer Lochkorrosionspotentiale dokumentiert. Neben diesem experimentellen Ansatz werden auch die Ergebnisse von thermodynamischen Berechnungen mit der Software Thermocalc vorgestellt und abschließend auch zur Interpretation des Einflusses von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle genutzt.
Die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle (MNS) wird wesentlich von der chemischen Zusammensetzung und dem Wärmebehandlungszustand beeinflusst. Beides bestimmt die Verteilung der Legierungselemente im Gefüge und die daraus resultierenden Werkstoffeigenschaften. Das Legieren mit Stickstoff bewirkt im Allgemeinen eine Verbesserung der Lochkorrosionsbeständigkeit von nichtrostenden Stählen. Bei martensitischen nichtrostenden Stählen ist dieser Effekt nicht nur auf den Stickstoffgehalt selbst zurückzuführen, sondern auch auf den gleichzeitig verringerten Kohlenstoffgehalt, der ebenfalls das Ergebnis der Wärmebehandlung beeinflusst. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit in Bezug zum Härtungsprozess von MNS dargestellt. Dazu wird vergleichend der Effekt von Austenitisierungsdauer, -temperatur und Abkühlgeschwindigkeit auf Gefüge, Härte und Korrosionsbeständigkeit der MNS X50CrMoV15 und X30CrMoN15 1 untersucht. Die Abkühlgeschwindigkeit wurde mit dem Stirnabschreckversuch gezielt variiert, um den Einfluss von Abkühlgeschwindigkeiten von > 100 K/s bis 1 K/s zu charakterisieren. Die Veränderungen der Korrosionsbeständigkeit werden durch die elektrochemisch potentiodynamische Reaktivierung (EPR) und durch die Bestimmung kritischer Lochkorrosionspotentiale dokumentiert. Neben diesem experimentellen Ansatz werden auch die Ergebnisse von thermodynamischen Berechnungen mit der Software Thermocalc vorgestellt und abschließend auch zur Interpretation des Einflusses von Stickstoff auf die Korrosionsbeständigkeit martensitischer nichtrostender Stähle genutzt.
Härte, Schneidleistung und Korrosionsbeständigkeit sind die wichtigsten Qualitätsmerkmale von Schneidwaren, die nur durch eine optimal durchgeführte Wärmebehandlung des martensitischen nichtrostenden Stahls 1.4116 (X50CrMoV15) erreicht werden können. In der industriellen Fertigung wird die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren durch Wechseltauchversuche überprüft, die herstellerübergreifend eine große Schwankung der Korrosionsbeständigkeit zeigen. In den letzten Jahren wurden neue elektrochemische Untersuchungsmethoden für die Werkstoffgruppe der martensitischen nichtrostenden Stähle entwickelt, welche die geringe Lochkorrosionsbeständigkeit von Schneidwaren auf das Phänomen der Chromverarmung zurückführen. Derzeit wird in der wissenschaftlichen und in der industriellen Gemeinschaft der Schritt des Anlassens als Ursache der Chromverarmung angesehen. Bei Schneidwaren sind die Anlasstemperaturen allerdings zu gering, um die auftretende Chromverarmung zu erklären. Aus diesem Grund wurde eine systematische Untersuchung der wichtigsten Wärmebehandlungsparameter: Härtetemperatur, Haltedauer, Abkühlrate und Anlasstemperatur durchgeführt, um den Einfluss aller Wärmebehandlungsparameter auf das Auftreten von Chromverarmung aufzuklären. Durch die elektrochemisch potentiodynamische Reaktivierung (EPR) erfolgte der Nachweis von Chromverarmung. Außerdem wurde die Lochkorrosionsanfälligkeit durch die anwendernahe KorroPad-Prüfung und die Bestimmung kritischen Lochkorrosionspotentiale ermittelt. Beides zeigt den Einfluss der durch die Wärmebehandlung erzeugten Chromverarmung auf die Lochkorrosionsbeständigkeit, die beim Einsatz und bei der Reinigung von Schneidwaren notwendig sind.
Dark-field Transmission electron microscopy (DFTEM) results were obtained and presented. The results are discussed with regard to additional microstructural characterisation of the primyra Phase and creep experiments of alloy 2618A. Different methods to determine the volume fractions of precipitate phases are presented.
Zur Definition geeigneter Prüfbedingungen und zur Auswahl geeigneter Holzwerkstoffe für die im Vorhaben (UFOPLAN-Vorhaben Standardisierte Formaldehyd- und VOC-Messungen bei Holzwerkstoffen FKZ 3714 95 310 0) geplanten Untersuchungen wurde eine Recherche zu Forschungsergebnissen bezüglich realer Bedingungen (Luftwechsel, Beladung, klimatische Bedingungen im Sommer) durchgeführt. Zu bekannten Fällen von Überschreitungen wurde recherchiert, welche Produkte als Emissionsquellen in Frage kommen. Unter diesem Gesichtspunkt wurden auch Berichte abgeschlossener Forschungsvorhaben ausgewertet.
Der Innenraumluftrichtwert für Formaldehyd in Höhe von 0,1 ppm ist durch das BfR bestätigt worden und bleibt bis auf weiteres bestehen. Die Prüfbedingungen für Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen dagegen sind nicht mehr aktuell. Das Prüfverfahren für Holzwerkstoffe gilt seit 1991 und basiert auf dem Gebäudestandard von 1984. Eine Definition und Anpassung der Prüfbedingungen an moderne „dichtere“ Bauweise ist notwendig. Es zeigt sich, dass für Verbraucherinnen und Verbraucher eine Unterscheidung von formaldehydbelasteten und -unbelasteten Produkten in der Praxis schwierig ist. Es kann zu fehlerhaftem Einsatz und nicht fachgerechter Verarbeitung der Holzwerkstoffe kommen. Das Ziel des Vorhabens ist die möglichst sichere Einhaltung des Schutzniveaus durch die Anpassung der Prüfbedingungen an den heutigen Gebäudestandard. Aktuelle Versuche und Ergebnisse des Projektes werden vorgestellt. Ergänzende Screening-Versuche (Prüfkammermessungen) weisen Formaldehydemissionen bei verschiedenen Holzwerkstoffen aus dem Handel nach. Für die betrachteten OSB-Platten sind die FA-Emissionen im Allgemeinen geringer als für die untersuchten Spanplatten. Die OSB-Platten zeigen höhere Emissionen für Aceton und Hexanal als die Spanplatten.
An ausgewählten Werkstoffen wurden Versuche zu den Auswirkungen einer individuellen Bearbeitung und Messungen unter veränderten Prüfbedingungen durchgeführt. Zum einem wurde schrittweise der Luftwechsel von 1 bis 0,2 1/h reduziert. Zum anderen wurden die Werkstoffe unter sommerlichen Bedingungen vermessen.
Die Reduzierung des Luftwechsels ruft einen Anstieg der Formaldehyd-Konzentration hervor, dieser Effekt ist jedoch für einige VOCs stärker ausgeprägt. Bei Luftwechseln von 0,2-0,3 1/h, welche in der Praxis in Gebäuden erreicht werden können, ist eine Überschreitung des Formaldehyd-Grenzwertes von 0,1 ppm vor allem für Spanplatten möglich. Die VOC-Emission steigt unter sommerlichen Bedingungen an, es zeigt sich aber ein schnelles Abklingen nach kurzer Zeit. Die erhöhte Formaldehydemission bleibt über einen längeren Zeitraum erhalten. Die Bearbeitung von unbeschichteten Holzwerkstoffen (in mehrere Teile zersägt) führt zu einem kurzzeitigen Anstieg der FA- und VOC-Emission, nach einer bestimmten Abklingzeit (wenige Tage) wird erneut der Ausgangswert erreicht.
Es wurden weiterhin Messungen zu Kombinationen aus OSB- und Spanplatten und einem Holzmöbel durchgeführt. Trotz Erhöhung der Beladung und Beibehalten des Luftwechsels konnte nur ein geringer Anstieg der Formaldehyd- und VOC-Konzentration beobachtet werden. Es erfolgte keine Addition der Einzelkonzentration.
Boratgläser zeigen im allgeneinen eine niedrige Glasübergangstemperatur, Tg, auf Grund der 3fach Koordination des Bors mit Sauerstoff. Der Zusatz von Alkali- und Erdalkalioxiden zur Glaszusammensetzung führt zunächst zu einem Anstieg von Tg auf Grund des Koordinationswechsels des Bors von der 3fach zur 4fach Koordination, was als Borsäureanomalie bekannt ist. Bei hohen Alkalioxidgehalten werden dann zunehmend Nichtbrückensauerstoffe (NBO) auf Kosten des tetraedrisch koordinierten Bor gebildet, was zur Senkung der Viskosität führt. Im Gegensatz zu diesem bekannten Verhalten der Alkalioxide (R2O) ist wenig über die Wirkung von Wasser in Boratgläsern bekannt. Daher sollen in dieser Arbeit die rheologischen Eigenschaf-ten von wasserreichen Kalk-Natron-Boratgläsern unter spezieller Berücksichtigung der Rolle des Wassers näher betrachtet werden. Zu diesem Zweck wurde Tg in Abhängigkeit des Na2O- und H2O-Gehalts mittels Differentialthermoanalyse (DTA) und Mikropenetrationsviskosimetrie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass im Gegensatz zu Na2O Wasser in allen untersuchten Glä-sern und H2O-Konzentrationsbereichen (< 8 Gew.%) Tg deutlich verringert. Diese Beobachtung weist darauf hin, dass Wasser primär zur Bildung von NBO führt und kaum zu einem Koordina-tionswechsel des Bors beiträgt.
Fahrbahnübergänge sind das bautechnisch-konstruktive Verbindungsglied von der Fahrbahn der freien Strecke auf Ingenieurbauwerke und anschließend wieder zurück auf die freie Strecke. Sowohl aus ökonomischen (Baukosten), ökologischen (Lärmschutz) als auch aus verkehrssicherheitstechnischen Gründen wurden in jüngster Zeit sogenannte flexible belagsähnliche Übergangskonstruktionen entwickelt. Der Beitrag benennt die materialtechnischen und konstruktiven Anforderungen als notwendige Grundlage für den Nachweis der Funktionsfähigkeit unter höchsten Verkehrsbeanspruchungen. Gleichzeitig werden neuartige material- und leistungsidentifizierende Kennwerte vorgestellt und deren Einfluss auf Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit diskutiert. Als versuchstechnische Grundlagen kommen durch die BAM entwickelte bzw. adaptierte Untersuchungsmethoden zur Anwendung. Die Interpretation der Untersuchungsergebnisse und deren Beitrag und Bedeutung für qualitätssichere europäische bzw. nationale Bauprodukte werden der Zielgruppe Verkehrsplanern, Straßenbaubehörden, Ausführenden und Nutzern erläutert. Schlussfolgerungen aus den veränderten baurechtlichen Rahmenbedingungen und Erfahrungen der BAM bei der europäischen Zulassung von Übergangskonstruktionen werden vorgestellt.
In der Keramikfertigung werden verschiedene druckunterstützte Sintertechnologien wie heißisostatisches Pressen, Gasdrucksintern und uniaxiales Heißpressen eingesetzt. Eine Variante des uniaxialen Heißpressens stellt das druckunterstützte Sintern von LTCC-Modulen dar. Es wird mit einem gegenüber dem klassischen Heißpressen deutlich reduzierten Druck von nur etwa 1 MPa operiert. Mit der Einführung der Drucksintertechnik wurde es möglich, großflächige, ebene LTCC-Schichtverbunde ohne laterale Schwindung dicht zu sintern und so eine kostengünstige Fertigung im Nutzen zu realisieren.
Mit dem Trend zur Miniaturisierung und Funktionserweiterung von Schaltungsträgern sind Applikationskonzepte entwickelt worden, die eine Integration von Mikrowellen-, Kondensator-, Piezo- und Ferritmaterialien durch Co-Sinterung beinhalten. Kavitäten und Kanäle werden benötigt, um LTCC-Schichtverbunde auch in der Sensorik und Mikrofluidik einzusetzen. Die Umsetzung dieser Konzepte erfordert häufig diffizile Sinterprogramme mit temperaturgesteuerter Einstellung von uniaxialem Druck und Sauerstoffpartialdruck.
Basierend auf den Ergebnissen zahlreicher F+E-Vorhaben werden Möglichkeiten und Grenzen der Drucksintertechnologie für die Herstellung dieser LTCC-Schichtverbunde illustriert. Vorgestellt wird ein weiterentwickeltes Drucksinteraggregat. Durch Integration von in-situ Schwindungsmessung sowie Mess- und Regeleinrichtungen für den Sauerstoffpartialdruck stehen erweiterte Möglichkeiten für die Optimierung des Drucksinterprozesses von LTCC-Schichtverbunden zur Verfügung.
Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle im Bereich der erneuerbaren Energien. Um die hohe gravimetrische Energiedichte auszunutzen, bietet sich die die Hochdruckspeicherung an.
Um die theoretische Festigkeit, die geringe Wasserstoffpermeabilität vom Werkstoff „Glas“ und das Wissen von Griffith auszunutzen, sollten Glaskapillaren zum Einsatz kommen. Glas bietet diverse Möglichkeiten solche Kapillaren anzuordnen. Es beginnt bei der Bündelung von Einzelkapillaren und geht bis hin zu ganzen Strukturen.
Allerdings stellt sich auch die Frage wie die Berstdruckfestigkeit optimal ausgenutzt und dabei noch die Permeation und das mechanische Langzeitverhalten beachtet werden kann. Ziel dieser Arbeit ist es, die wichtigen Einzelkomponenten diesbezüglich zu untersuchen und einen Langzeitspeicher mithilfe von Simulationen auszulegen.
Kulturelle Beziehungen zwischen Menschen und Insekten werden durch die kulturelle Insektenkunde (Entomologie) beschrieben. Es handelt sich dabei um eine junge Wissenschaftsdisziplin des ausgehenden 20. Jahrhunderts. Sie erforscht die vielfältigen Weisen, in denen Insekten unsere Kultur beeinflussen.
Aus pragmatischen Gründen gliedert sich die kulturelle Entomologie in Teilbereiche wie Schöne Literatur, Sprache, Musik, Theater, Film, Architektur, Symbolismus, Philosophie, Religion, Unterhaltung u.v.m. Ein Streifzug durch die kulturelle Entomologie kann daher nachvollziehbarerweise nicht den Anspruch der Vollständigkeit erfüllen. Zu inhaltsreich sind die Teilbereiche und zu facettenreich sind die Einflüsse aus der Welt der Insekten. So hat einerseits jeder Kulturkreis seine eigene permanent im Wandel begriffene (Kultur)-Geschichte und anderseits sind weit mehr als eine Million Insektenarten bekannt, auch wenn natürlich längst nicht alle davon eine soziokulturelle Relevanz besitzen. Neben der Biene z. B. treten farbenfrohe Schmetterlinge aber auch Fliegen sehr häufig in Erscheinung.
Der Vortrag wird einige berühmte klassische aber auch weniger bekannte gegenwärtige Beispiele einzelner Teilbereiche diskutieren. Der Einfluss unseres westlich-europäisch geprägten Kulturkreises mit seinen antik mediterranen Wurzeln ist dabei unverkennbar. Beantwortet wird aber auch die Frage, warum sich Schädlinge wie Kleidermotten oder Termiten auf der Gästeliste eines Museums, dem eigentlichen Ort des Erhaltens und Bewahrens, befanden.
Holzschutz gegen Insekten
(2016)
Der Vortrag gibt einen Überblick die deutsche Ressortforschung. Neben einer Einordnung in das deutsche Wissenschaftssystem werden in einem historischen Überblick die Besonderheiten der Ressortforschung diskutiert. Besonderes Augenmerk wird der Frage gewidmet „Was ist gute Ressortforschung“. Kritisch erscheint besonders die Vereinbarkeit von exzellenter Wissenschaft und seriöser und unabhängiger Politikberatung.
Konventionelle Kraftwerke sind durch die Energiewende erheblichen Anforderungen ausgesetzt. Mangels ausreichender Stromspeicherkapazitäten müssen sie zur Netzstabilisierung flexibel auf die wetter- und tageszeitbedingte Fluktuation der Wind- und Sonnenergie reagieren, was gegenüber dem Grundlastbetrieb eine hohe Anzahl von Lasteingriffen oder Anfahrvorgängen bedeutet. Schnelle Lastwechsel und Anfahrvorgänge führen jedoch zu einer erheblichen Beanspruchung aller Bauteile des Dampfkreislaufs, die zu einer beschleunigten Bauteilschädigung und bis hin zu Anlagenausfällen führen können.
Vor diesem Hintergrund werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Untersuchungen zur Beständigkeit ferritisch-martensitischer Dampferzeuger-werkstoffe mit 9 12 Gew. % Cr (P91, P92, VM12 SHC) bei zyklischem Anlagenbetrieb durchgeführt. Ziel der Arbeiten ist, durch grundlegende Korrosions- und Mechanikversuche unter zyklischen Bedingungen und ergänzende Simulationen die Reaktion dieser Werkstoffgruppe auf lastflexible Betriebsprofile umfassend zu beschreiben. Aufbauend auf einer detaillierten Charakterisierung der auftretenden Schädigungsmechanismen werden in einem Folgeschritt Standardzyklen zur effizienten Prüfung einzelner Werkstoffe abgeleitet.
Der Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die Konzeption und stellt nachfolgend die aktuellen Projektergebnisse vor. Im Bereich der Oxidations-/Korrosionsuntersuchungen steht dabei zunächst die Integrität der schützenden Oxidschichten, vor allem auf der Dampfseite der Komponenten, im Vordergrund. Hierzu werden zyklische Oxidationstests an Standardproben und bauteilnahen Probengeometrien durchgeführt und die Oxidationskinetik sowie die Entwicklung der Haftfestigkeit untersucht. Die mechanischen Untersuchungen bauen auf den bekannten Kriech- und Ermüdungseigenschaften auf. Der Schwerpunkt liegt deshalb auf der Untersuchung von Schädigung und Lebensdauer bei Kombination von stationären Zuständen (mit überwiegender Kriechschädigung) und transienten Zuständen inklusive Temperaturwechseln, die Kriechermüdungs- bzw. thermo-mechanische Ermüdungsprozesse auslösen und so eine frühzeitige Rissbildung bewirken können. Im Hinblick auf die Flexibilisierung von Bestandsanlagen werden betriebsbeanspruchte Chargen in die Untersuchungen einbezogen, um eventuelle zusätzliche Effekte durch Werkstoffalterung zu berücksichtigen.
In den Blattschalen von Rotorblättern von Windenergieanlagen (WEA) bilden sich häufig weit vor der projektierten Lebensdauer von 20 Jahren Risse aus. Durch Witterungseinflüsse kommt es zum Schadenfortschritt. Die Folge sind der Stillstand der Anlage und kostenintensive Reparaturen am Turm oder der komplette Austausch der Rotorblätter. Als eine mögliche Ursache der Rissentstehung und des Risswachtums gelten fertigungsbedingte Imperfektionen. Aufgrund der Effizienz werden Komponententests mit repräsentative Schalensegmenten und –ausschnitten von Rotorblättern angestrebt. Für diese Untersuchungen wurde ein Versuchsstand für die Prüfung von Schalenstrukturen konstruiert und an der BAM betrieben. Mit dem Versuchsstand kann der Einfluss von fertigungsbedingten Imperfektionen auf die Rissentstehung und das Risswachstum untersucht werden. In dem Prüfstand werden gekrümmte Sandwichschalen mit eingebrachten Imperfektionen (z.B. Schaumstöße, Laminatabstufungen) unter schwellender Druckbelastung untersucht. Die aufgebrachte Last entspricht realistischen Belastungsniveaus (z. B. 50 Jahres Böe) von Rotorblättern. Die in situ Zustandsüberwachung erfolgt kombiniert mittels Thermografie und der optischen 3 D Felddehnungsmessungen. Mit dem optischen 3 D Felddehnungssystem (ARAMIS) werden die In- und Out-Off-Plane Verformungen der Sandwichschale unter der zyklischen Schwingbelastung detektiert. Die zerstörungsfreie Detektion der Werkstoffermüdung (z.B. Risse) in den Schalenprüfkörpern infolge der zyklischen Beanspruchung erfolgt mittels begleitender passiver Thermografie. Mit den durchgeführten Versuchen konnte der Einfluss der unterschiedlichen fertigungsbedingten Imperfektionen auf die Betriebsfestigkeit der Sandwich Schalenprüfkörper herausgestellt werden. Aus diesen Erkenntnissen wurden für den Rotorblattbau Design Hinweise abgeleitet. Weiterhin wurde in den Versuchen die Eignung der kombinierten Zustandsüberwachung für die Detektion der Verformungsänderungen, Schadensentstehung und dem Schadensfortschritt nachgewiesen. Die kombinierte Zustandsüberwachung mittels Thermografie und der optischen 3 D Felddehnungsmessung eignet sich sehr gut zur Schadensdetektion von Sandwichstrukturen unter Schwingbeanspruchung.
Der Vortrag beschäftigt sich mit der Thematik der korrosionsschutzgerechten Verarbeitung nichtrostender Stähle. Hierbei werden Aussagen zum Thema Werkststoffauswahl,geeignete Konstruktion, geeignete Halbzeuge, die schweißtechnische Verarbeitung, die geeignete Oberflächenausführung und die richtige Prüfung von nichtrostenden Stählen gemacht.
Der Vortrag behandelt das Korrosionsverhalten von neun verschiedenen nichtrostenden Stählen (ferritisch, austenitisch, ferritisch-austenitisch), welche Langzeitauslagerung in naürtlicher, maritimer Atmosphäre ausgesetzt wurden. Zusätzlich werden die Ergebnisse der natürlichen Freibewitterungsprüfung einer Laborprüfung mittels künstlich simuliertem Klima gegenübergestellt und kritisch verglichen.
Faser-Kunststoff Verbunde und insbesondere Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe werden bereits im Bereich der hohen (HCF) und sehr hohen Lastspielzahlen (VHCF) eingesetzt. Während statische Festigkeiten für diese Materialien bereits gut vorhersagbar sind, gibt es noch keine verlässliche Methode Schwingfestigkeiten zu bestimmen.
Vergangene Studien an Faser-Kunststoff Verbunden an der BAM zeigten, dass bei Schwingbelastung Mikrorisse und Zwischenfaserrisse bereits weit vor dem finalen Versagen auftreten. Diese Schäden erhöhen die innere Oberfläche des Materials. Die Änderung der inneren Oberfläche kann mittels der Röntgenrefraktion bestimmt werden.
Damit konnte im Rahmen der aktuellen Arbeit eine Lastgrenze ermittelt werden, bei der im untersuchten Lastwechselbereich keine Mikrorisse auftreten. Unter den gegebenen Material- und Versuchsparametern kann damit von einer ermittelten Dauerfestigkeitsgrenze gesprochen werden.
Prägeverfahren bieten eine interessante Alternative zur Strukturierung keramischer Folien und Laminate. Im Gegensatz zur etablierten Stanz- oder Laserbearbeitung von Einzelfolien sind damit einerseits Strukturtiefen realisierbar, die nicht einem Vielfachen der Einzelfoliendicke entsprechen, andererseits können Strukturierungsgrade erzielt werden, bei denen perforierte Einzelfolien nicht mehr handhabbar sind. Heißprägen grüner Folien und Laminate erfolgt bei Temperaturen um 130 °C mit Metallstempeln. Die plastische Verformung erfolgt zeitabhängig. Dabei sind die Fließeigenschaften des polymeren Binders der Grünfolie maßgeblich für die Konturtreue der Prägung. Randeinzug und Gründichtegradienten um den Eindruck können zu Defekten im Sintergefüge führen. Je nach Sinterverfahren muss die Schwindung der geprägten Struktur berücksichtigt werden, eine Kombination dieses Verfahrens mit zero-shrinkage Techniken ist aber möglich. Sinterprägen stellt eine Erweiterung der Drucksintertechnologie für glaskeramische Komposite dar. Dabei wird ein Pressstempel aus glasartigem Kohlenstoff während des Brandes in die erweichte Glasphase des Komposits gedrückt. Die Abformung erfolgt durch viskosen Fluss der Glasphase. Mit Kenntnis des Dichte- und Viskositätsverlaufs des Werkstoffs kann das Verfahren so gestaltet werden, dass die Pressform konturtreu abgeformt wird. Mittels Sinterprägen lassen sich auch erhabene Strukturen realisieren, wobei diese häufig eine erhöhte Porosität aufweisen.
Ultrasonic phased array is, currently, the technology which is being applied as the solution to a lot of inspection problems. The perceived benefits are seen to be worth the outlay on equipment and specialised personnel. Yet, there is a source of knowledge, freely available, which can also deliver immediate benefits, through more reliable inspection results, and consequently increased
client confidence, but which is largely ignored by the greater part of the NDT community. This talk will review the latest Human Factors knowledge and provide practical illustrations of how companies can use it to improve their competitive edge.
The failure of composites is initiated by imperfections on microscale. The interface between fiber and matrix is a key parameter concerning failure initiation. In order to get an improved understanding of local failure processes a fracture mechanical analysis of interfacial failure in a composite ply under transverse stresses is performed. The mixed mode energy release rate is calculated. In addition the failure of interfaces under cyclic loading is studied on a single fiber model. The quasistatic debonding process is compared with the interfacial failure under fatigue loading. It is shown that the tan delta can be used as an indicator for the damage propagation.
IBESS steht für „Integrale Bruchmechanische Ermittlung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen“ und ist das Ergebnis eines DFG-AiF-Clusters, an dem acht Partner beteiligt waren. Kernstück ist eine analytische Methode zur bruchmechanischen Beschreibung der Rissausbreitung unter Schwingbelastung, die im IBESS-Teilprojekt A3 entwickelt wurde. Da man es im Bereich der Schwingfes-tigkeit mit kurzen Rissen zu tun hat, auf die die etablierten Methoden der Langrissbruchmechanik nicht anwendbar sind, wurden Lösungen entwickelt, die es erlauben, sowohl die rissnahen Plastizitätsverhältnisse als auch die mit wachsendem Riss graduell zunehmenden Rissschließeffekte quantitativ zu beschreiben. Unter Einbeziehung der sogenannten „zyklischen R-Kurve“, deren experimentelle Methodik ebenfalls im Rahmen des Projekts weiterentwickelt wurde, ist es zudem möglich, Ausgangsrissgrößen vorherzusagen, die auf Dauerfestigkeitsniveau gerade so noch arretieren würden. Dies erlaubt umgekehrt eine Abschätzung der Dauerfestigkeit an den Schweißverbindungen sowie die statistisch basierte, analytische Vorhersagen des Zeitfestigkeitsastes der Wöhlerkurve. In diesem Aufsatz wird die Methodik vorgestellt und ihre Validierung an einem ausgewählten Beispiel diskutiert.
In diesem Aufsatz wird eine analytische Prozedur zur bruchmechanischen Beschreibung des Schwingverhaltens von Schweißverbindungen beschrieben, die im Rahmen des DFG-AiF-Clusters IBESS entwickelt wurde. Es wurden drei Verbindungen untersucht (Stumpfstöße, Kreuzstöße und Längssteifen), die aus warmgewalzten Stahlplatten produziert wurden. Die analytische Modellierung basierte auf drei wichtigen Aspekten: Quantitative Beschreibung der Rissausbreitung mechanisch-kurzer Risse; Statistische Effekte infolge der Variabilität der lokalen Schweißnahtgeometrie; Modellierung der Mehrfachrissinitiierung und des Mehrfachrisswachstums. Im Folgenden wird die Methodik vorgestellt und ihre Validierung an einem ausgewählten Beispiel diskutiert.
Bei der Bewertung der Verlässlichkeit der im Labor gewonnenen Prüfergebnisse spielen Ringversuche eine entscheidende Rolle. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) unterstützt deshalb den weiteren Ausbau des Ringversuchsprogramms des im Jahr 2007 gegründeten Kompetenzzentrums zur Qualitätssicherung für Prüfungen von Gefahrgütern und Gefahrstoffen auf physikalische Gefahren (Centre for quality assurance for testing of dangerous goods and hazardous substances, CEQAT-DGHS).
Bei allen bisher untersuchten Prüfmethoden besteht ein Verbesserungsbedarf. Die RV müssen daher zunächst auf die Methodenentwicklung, -verbesserung und -validierung abzielen und nicht auf Leistungstests.
Bei der Bewertung der Verlässlichkeit der im Labor gewonnenen Prüfergebnisse spielen Ringversuche eine entscheidende Rolle. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) unterstützt deshalb den weiteren Ausbau des Ringversuchsprogramms des im Jahr 2007 gegründeten Kompetenzzentrums zur Qualitätssicherung für Prüfungen von Gefahrgütern und Gefahrstoffen auf physikalische Gefahren (Centre for quality assurance for testing of dangerous goods and hazardous substances, CEQAT-DGHS).
Bei allen bisher untersuchten Prüfmethoden besteht ein Verbesserungsbedarf. Die RV müssen daher zunächst auf die Methodenentwicklung, -verbesserung und -validierung abzielen und nicht auf Leistungstests.
Mit dem KorroPad Verfahren ist es dem Anwender möglich den Zustand der Passivschicht nichtrostender Stähle auf sehr einfache und schnelle Weise einschätzen zu können. Das Verfahren eignet sich dazu, den Grad der Passivität in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen und der Zeit nachzuvollziehen. Dies ermöglicht dem Anwender und Verarbeiter von nichtrostenden Stählen, die Lagerungsbedingungen und –zeiten einer frisch bearbeiteten Stahloberfläche zu ermitteln, welche für die Ausbildung einer stabilen Passivschicht notwendig sind, bevor diese risikoarm eingesetzt werden kann. Wie die hier dargestellten Beispiele und auch weitere zahlreiche praktische Anwendungen gezeigt haben, eignet sich das KorroPad ebenfalls für die Identifikation kritischer Prozessparameter bei der Verarbeitung nichtrostender Stähle. Mit dem Verfahren lassen sich viele prozessbedingte Einflussfaktoren auf die Oberflächengüte wie auch auf den Werkstoff charakterisieren. Aufgrund der schnellen und einfachen Auswertung der Prüfergebnisse können positive wie auch negative Veränderungen hinsichtlich der Passivschichtstabilität zügig erkannt werden. Dies ermöglicht es dem Anwender schnell zu reagieren, um kritische Einflüsse zu korrigieren und um eine Optimierung von Inhouse-Prozessen durchzuführen. Weitere Einsatzgebiete sind im Bereich der Wareneingangs- und/oder Warenausgangskontrolle denkbar, überall wo es um die Frage der Passivschichtstabilität einer nichtrostenden Stahloberfläche geht.
At BAM, which is a federal institute for materials research and testing in Germany, it is one of our tasks to evaluate the safety of casks designed for transport and/or storage of radioactive material. This includes assessment of elastomeric seals applied in the containers. Besides examining the low-temperature behaviour and irradiation effects of elastomeric seals, it is our goal to evaluate the service lifetime of the seals with regard to the requirements for long-term safety (40 years and more) of the containers. Therefore, we started an accelerated ageing programme with selected rubbers often used in seals (HNBR, EPDM and FKM) which are aged at four different temperatures (75 °C, 100 °C, 125 °C and 150 °C) up to 1.5 years. In order to assess sealability, O-rings are aged in compression by 25 % (corresponding to the compression during service) between plates as well as in flanges that allow leakage rate measurements. For comparison, uncompressed O-rings are aged as well. Further methods characterising seal performance are compression stress relaxation (CSR) reflecting the loss of sealing force of a compressed seal over time, and compression set (CS) which represents the recovery behaviour of a seal after release from compression. In order to understand the underlying ageing mechanisms in each material, the change in material properties is examined using thermal and mechanical analysis. The experimental results indicate that while material properties, CSR and CS show considerable degradation effects, the leakage rate stays constant or even decreases until shrinkage and the loss of resilience of the aged seal leads to the formation of a leakage path. This indicates that static leakage rate, which is the most relevant criterion for seal performance, has only limited sensitivity for the degradation of the seal material.
Die schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton stellt in Teilbereichen nach wie vor ein Problem bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit von Beton dar. Eine der häufigsten Fragestellungen ist immer noch eine schnelle und sichere Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen für die Betonherstellung. In der Präsentation wird gezeigt, welchen Beitrag die Gesteinskörnung zur AKR im Beton hat. Dabei wird die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen quantifiziert und die zu erwartende Schädigung des Betons durch die Gesteinskörnung detaillierter als bisher möglich klassifiziert. Im Vordergrund der Präsentation steht dabei das Verständnis der Auflösungsprozesse von Gesteinskörnungen in KOH-Lösungen (pH ≥ 13) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen.
Anhand von Löseversuchen an den originalen Lieferkörnungen der Gesteinskörnungen bei 40 °C und mit 1,0 M KOH-Lösung ist es möglich, die Reaktivität der Gesteinskörnungen mit den ermittelten SiO2- und Al2O3-Konzentrationen der alkalischen Lösungen zu beschreiben. Durch eine erhöhte Temperatur von 80 °C und eine abgesenkte Konzentration der KOH-Lösung von 0,1 M können innerhalb von 56 Tagen vergleichbare Ergebnisse zu den Resultaten der Löseversuche bei 40 °C und 1,0 M KOH-Lösung erreicht werden.
In der alkalischen Lösung wird ein bestimmter Teil des gelösten SiO2 durch ebenfalls vorhandenes Al2O3 alumosilikatisch gebunden. Der verbleibende Teil des gelösten SiO2 steht für eine AKR zur Verfügung. Aus der zeitabhängigen Darstellung dieser SiO2-Konzentration wird die Lösegeschwindigkeit ermittelt. Dabei werden vier aufeinanderfolgende Phasen dem Dehnungs- und Rissbreitenverlauf der Probekörper des 40 °C-Betonversuchs zugeordnet. Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung sind die Lösegeschwindigkeiten der letzten drei Phasen entscheidend.
Die Methode bietet eine Möglichkeit, die Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung schnell, sicher und genauer als bisher zu bestimmen. Besonders vorteilhaft sind dabei die direkte Prüfung der Gesteinskörnung an der originalen Korngröße (Lieferkörnung), die zementunabhängige Prüfung, sowie die einfache experimentelle Durchführung und Auswertung.
Im Forschungsprojekt wurden unter gezielter definierter Schrumpfbehinderung Schweißexperimente an hochfesten Feinkornbaustählen durchgeführt, um den Einfluss der Wärmeführung sowie den Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse verbunden mit schmaleren Nahtfugen auf die lokalen Eigenspannungen und die Gesamteigenbeanspruchungen an geschweißten Bauteilen zu analysieren. In dem Vortrag wurden für das IGF-Vorhaben 17978 N "Bauteilbeanspruchung modifizierter Sprühlichtbögen" die wesentlichen Zusammenhänge zu schweißbedingten Beanspruchungen an hochfesten Schweißverbindungen sowie einige der erarbeiteten Erkenntnisse und erreichten Ziele des Forschungsprojektes in Bezug auf die wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung vorgestellt.
Die Erkenntnis, dass die Phasenumwandlung bei der Schweißeigenspannungsentstehung hochfester Stähle eine bedeutende Rolle spielt, gibt es bereits seit langer Zeit. Bisher existierten jedoch keine Ansätze, diesen Effekt praktisch zur Schweißeigenspannungskontrolle zu nutzen. Neuartige Low Transformation Temperature (LTT) Legierungen bieten aufgrund ihrer charakteristischen chemischen Zusammensetzung die Möglichkeit, hochfeste Stähle auf deren Festigkeitsniveau zu fügen. Die martensitische Phasenumwandlung soll zudem eine gezielte Einstellung der Schweißeigenspannungen erlauben. Die bisher vorliegenden Untersuchungen zu diesem Thema sind zwar zahlreich, bieten jedoch nur wenige Erkenntnisse zur Wechselwirkung zwischen der Phasenumwandlung und den resultierenden Schweißeigenspannungen. Der Vortrag gibt anhand ausgewählter Beispiele einen Einblick in Möglichkeiten und Grenzen der LTT-Schweißzusatzwerkstoffe.
Die vorgestellte Studie, die ihm Rahmen des EU finanzierten Forschungsvorhaben H-House entstanden ist schafft eine breite wissenschaftliche Basis für das Bauen mit reduzierter bzw. ohne mechanische Lüftung. Sie geht davon aus, dass es ressourcenschonendere Lösungsansätze gibt, die nicht nur die Anforderungen an die oben aufgeführten Aspekte erfüllen, sondern auch zu einer ganzheitlich verbesserten Wohngesundheit beitragen. Es soll nachgewiesen werden, dass sich durch den Einsatz von emissionsarmen, klimasteuernden Naturbaustoffen in Verbindung mit einer dampfdiffusionsoffenen Gebäudehülle und einem angemessenen Glasanteil, eine stabile Raumluftfeuchte und ein gesundes Raumklima in Wohngebäuden einstellen lässt.
Leistungsstarke Verfahren zur additiven Fertigung wie der 3D Druck und das Selektive Lasersintern basieren auf dem Schichtauftrag eines fließfähigen Pulvers. Bei keramischen Pulvern ist eine gute Fließfähigkeit ab einer Partikelgröße von ca. 40 µm gegeben. Bei Pulvern mit zu feinen Partikeln sind die adhäsiven Kräfte zwischen den Partikeln vergleichbar groß wie die Kräfte, die durch die Gravitation auf die Partikel wirken, was einem gleichmäßigen Fließen des Pulvers und somit einem gleichmäßigen Schichtaufbau entgegensteht. Die Verwendung von feineren Pulvern hat jedoch Vorteile, wie z.B. eine bessere Sinteraktivität.
Neben der nötigen minimalen Partikelgröße besteht für keramische Werkstoffe ein wesentliches Problem der pulverbasierten Verfahren in der Tatsache, dass das Pulverbett, also das durch Schichtauftrag gestapelte Pulver, eine zu geringe Dichte besitzt. Dies bringt grundsätzlich zwei Nachteile mit sich: zum einen verhindert eine zu geringe Packungsdichte des Pulvers den Aufbau kompakter Grünkörper und letztlich deren Sinterung zu einer dichten Keramik, zum anderen wird im Aufbauprozess das Bauteil durch das Pulverbett nicht ausreichend gestützt. Beim Auftragen einer neuen Pulverschicht kann die bereits verfestigte Struktur im Pulverbett verschoben werden, was zu Defekten in der Struktur bis hin zum vollständigen Verlust der Struktur führt. Aus diesem Grunde ist neben dem Aufbau des zu fertigenden Bauteils u.U. der Aufbau von zusätzlich sogenannten Supportstrukturen gefordert. Diese Supportstrukturen verankern das Bauteil mit der Bauplattform und fixieren es somit im Koordinatensystem des Bauraums der Anlage. Das Entfernen der Supportstrukturen erfordert nach dem eigentlichen additiven Fertigungsprozess einen zusätzlichen Prozessschritt, der zeitaufwendig und kaum zu automatisieren ist, und daher einer autonomen Fertigung, wie sie durch die Additive Fertigung realisiert werden kann, entgegensteht.
Es werden unterschiedliche Strategien für die Stabilisierung des Pulverbetts und zur Erzielung einer hohen Packungsdichte der Partikel im Pulverbett aufgezeigt. Neben der Lagenweise SchlickerDeposition (LSD) werden Ergebnisse zur Gas Flow Assisted Powder Deposition vorgestellt.
Experimentelle Untersuchungen zu streifenden Schlägen mit verschiedenen Edelstahlsorten in explosionsfähigen Atmosphären, jeweils bestehend aus Wasserstoff, Acetylen, Ethylen bzw. Propan mit Luft, haben gezeigt, dass deren Zündwahrscheinlichkeit sowohl von der Art des Brenngas-Gemisches als auch der Höhe der kinetischen Schlagenergie abhängt. Ein Einfluss des Chromgehaltes im Edelstahl auf die Zündwahrscheinlichkeit durch mechanisch erzeugte Schlagvorgänge konnte in dem untersuchten Bereich des Chromgehaltes nicht nachgewiesen werden, obwohl ein steigender Chromgehalt die Oxidationsfähigkeit abgetrennter Partikel erhöhter Temperatur tatsächlich senkt. Ferner haben weitere Werkstoffeigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, Dichte und Härte einen Einfluss auf die Zündwahrscheinlichkeit mechanischer Edelstahl-Schlagvorgänge bei Wasserstoff/Luft-Gemischen. Mit steigender Wärmeleitfähigkeit des Edelstahls sinkt die Zündwahrscheinlichkeit. Für die spezifische Wärmekapazität, Dichte und Härte konnte kein Einfluss nachgewiesen werden.
Für Schlagvorgänge wurden in der Norm EN 13463-1:2009 (DIN, 2009) Grenzwerte für die maximale kinetische Schlagenergie festgelegt, unterhalb derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann. Dabei wurde zwischen Schlagvorgängen mit funkenarmen Metallen, wie z. B. Kupfer, Messing, und Schlagvorgängen mit sogenannten „sonstigen Werkstoffen“ unterschieden. Die Grenzwerte dieser sonstigen Werkstoffe resultieren aus Versuchen der BAM mit unlegiertem Baustahl. Bei solchen Schlagvorgängen wird von Oxidationsprozessen einzelner Partikel mit dem Luftsauerstoff ausgegangen, die das Gasgemisch aufgrund des hohen Temperaturanstiegs entzünden.
In industriellen Anwendungen wie zum Beispiel der chemischen Industrie wird jedoch statt ferritischem Stahl überwiegend Edelstahl verwendet. Im Allgemeinen gilt mit Chrom hochlegierter Edelstahl bei Schlagvorgängen gegenüber ferritischem Stahl als funkenärmer, da die Oxidationsfähigkeit von Edelstahlpartikeln mit steigendem Chromgehalt abnimmt.
Bei den Schlagversuchen der BAM konnte zwar eine sinkende Oxidationsfähigkeit der Partikel, aber keine abnehmende Zündwirksamkeit von Edelstählen mit steigendem Chromgehalt beobachtet werden.
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden.
Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanischen Schlagvorgänge gehören. Bei Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen als auch die abgetrennten Partikel können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Gasgemisch darstellen.
Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm EN 13463-1:2009 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden.
Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanischen Schlagvorgänge gehören. Bei Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen als auch die abgetrennten Partikel können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Gasgemisch darstellen.
Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm EN 13463-1:2009 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden.
Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanisch erzeugten Schlagvorgänge gehören. Bei Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen als auch die abgetrennten Partikel erhöhter Temperatur können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Brenngas/Luft-Gemisch darstellen.
Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm EN 13463-1:2009 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Anwendung der Reverse-Time Migration auf Ultraschall-Echo-Daten in der zerstörungsfreien Prüfung
(2016)
Das Ultraschall-Echo-Verfahren ist eine klassische zerstörungsfreie Prüftechnik zur Bestimmung der Bauteilgeometrie sowie zur Lokalisierung von Einbauteilen und Fehlstellen. Der aktuelle Stand der Technik bei den Abbildungsverfahren ist die SAFT-Rekonstruktion (Synthetic Aperture Focusing Technique). Diese Gruppe von Verfahren weist u.a. Schwierigkeiten bei der Darstellung von steilen Grenzflächen auf und verarbeitet nur die primären Reflexionen am abzubildendem Objekt korrekt. Als Alternative werden seit einiger Zeit Migrationsmethoden aus dem Bereich der Geophysik evaluiert. Am Beispiel eines Stahlbetonfundamentes wurden in einer Vorarbeit die Kirchhoff-Migration und die Reverse-Time-Migration (RTM) getestet.
Die strahlenbasierten Algorithmen der Kirchhoff-Migration und SAFT-Rekonstruktion sind eng miteinander verwandt. Die RTM hingegen basiert auf der numerischen Lösung der vollständigen Wellengleichung. Durch Kreuzkorrelation von zeitlich vorwärts- und rückwärtsmodellierten Wellenfeldern erzeugt die RTM die migrierte Abbildung. Für die Durchführung der RTM wurde ein 2D akustischer Code verwendet.
Beide Migrationsmethoden wurden an auf Basis der akustischen Wellengleichung generierten synthetischen 2D-Daten sowie an realen Ultraschallmessdaten getestet. Letztere wurden mit Scherwellenprüfköpfen an der Fundamentplatte aufgenommen. Ein Vergleich der Migrationsergebnisse mit den Ergebnissen der SAFT-Rekonstruktion zeigte besonders für die RTM eine deutliche Verbesserung in der Abbildung der Bauteilgeometrie. Die Vorstudie an der Fundamentplatte lieferte somit den Nachweis, dass geophysikalische Migrationsverfahren auf reale Ultraschall-Messdaten anwendbar sind. Jedoch zeigten sich vereinzelt starke Artefakte und systembedingt Schwierigkeiten bei der Abbildung dreidimensionaler Strukturen.
Nunmehr wird vom akustischen Code auf einen elastischen Code umgestellt, da die eigentlichen Ultraschallmessungen mit elastischen Wellen erfolgen. In einem ersten Schritt wurde dies mit dem Softwarepaket Madagascar realisiert und an einem einfachen 2D-Modell getestet. Dabei fanden verschiedene Quellanregungen Anwendung. Des Weiteren wurden zwei Abbildungsbedingungen evaluiert. Ergebnisse der Kreuzkorrelation der Verschiebungskomponenten der zeitlich vorwärts-und rückwärtsmodellierten Wellenfelder wurden mit Resultaten der Kreuzkorrelation der Skalar- und Vektorpotentiale beider Wellenfelder verglichen.
Der Vortrag widmet sich der Kratzbeständigkeit-Prüfmethoden und deren Bewertung und beschreibt Begriffe/Definitionen, Wirtschaftliche Bedeutung der Kratzbeständigkeit, Mess- und Prüfverfahren – allgemein (Anwendbarkeit, Messunsicherheit, Validierung), Mess- und Prüfverfahren – speziell die Erzeugung, Prüfverfahren von Einzel- und Vielfach-Kratzern, die Charakterisierung von Verkratzungen und eine zusammenfassende Bewertung im Einzelnen
Der Vortrag widmet sich dem „RITZ-TEST: EVALUIERUNG UND STAND DER NORMUNG“ und beschreibt die Komponenten, Ergebnis und Messgrößen, nicht registrierende Prüfgeräte, Evaluierung Ritz-Test (Makrobereich), den Atlas der Versagensformen, Geräte für den instrumentierten Ritz-Test und die Normung des Ritz-Tests (ASTM) zur Bewertung der Haftfestigkeit“ im Einzelnen.
Mechanische Eigenschaften von Materialien im Mikro- und Nanobereich werden heute mit der Instrumentierten Eindringprüfung bestimmt. Das Verfahren ist bereits umfangreich in der DIN EN ISO 14577 Teil 1-4 genormt. Im Ergebnis des EU EMRP Projekts Dynamic mechanical properties and long-term deformation behavior of viscous materials (MEPROVISC)“ wurden die zwei neuen Normprojekte für die Instrumentierte Eindringprüfung „Linear elastische dynamische Eindringprüfung“ und „Eindringkriechen und zeitabhängige Eigenschaften“ vorgeschlagen und mit deren Bearbeitung im ISO/TC 164/SC3 Hardness Testing begonnen.
Ausgehend von der Darstellung der wesentlichen Ergebnisse des Projekts MEPROVISC werden die Grundzüge der neuen Normen in Bezug auf Kalibrierung, Methodik, Auswertung und Bestimmung der Messunsicherheit erläutert. Weiterhin werden die Möglichkeiten der aktiven Mitarbeit an diesen Normprojekten aufgezeigt.
Aufgrund der demographischen Entwicklung und dem damit verbundenen gesteigertem Bedarf an Medikamenten besteht in Deutschland das Problem des Eintrags von Rückständen und Transformationsprodukten über das Abwasser in die Umwelt. In herkömmlichen Reinigungsverfahren werden Medikamentenrückstände häufig unvollständig entfernt oder in andere teilweise toxischere Verbindungen umgewandelt (z. B. durch Ozonierung). Eine perspektivisch aussichtsreiche Möglichkeit zur Beseitigung dieser Schadstoffe ist die Oxidation zu Wasser und Kohlendioxid durch Bestrahlung des vorgeklärten Abwassers mit UV-Licht in Gegenwart von Photokatalysatoren wie z. B. TiO2.
Für vergleichende Untersuchungen der photokalalytischen Aktivität von TiO2-Submikro- und Nanopulvern im Labormaßstab wurde Methylenblau als Modellsubstanz gewählt. Kommerziell erhältliche TiO2-Pulver wurden Testlösungen zugesetzt und der zeitlich fortschreitende Abbau von Methylenblau unter Bestrahlung mit UV-Licht in beobachtet. Für die technische Nutzung der photokatalytischen Abwaserreinigung ist die Immobilisierung der eingesetzten Pulver mit der Möglichkeit der Rückgewinnung erforderlich, sowohl aus Umweltschutzgründen als auch für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Aufbaugranulation wurde als ein prinzipiell auch großtechnisch realisierbares Verfahren der Immobilisierung gewählt. In einem Intensivmischer wurden Granulate auf der Basis von Submikrometer-SiO2 unter Verwendung eines anorganischen Binders hergestellt. Das photokatalytisch aktive TiO2 wurde in Anteilen von 10-25 Ma.-% entweder dem Ausgangspulver zugemischt oder am Ende des Granulierprozesses als Granulat-Coating aufgebracht. Eine Temperung der Granalien bei Temperaturen von maximal 300°C – 500°C erwies sich als ausreichend, um deren Stabilität beim Einsatz in Methylenblau-Lösung im Batch-Verfahren zu gewährleisten.
Tests zum Einsatz der SiO2-TiO2-Granulate als Photokatalysatoren zum Abbau von Methylenblau-Lösungen unter UV-Bestrahlung verliefen erfolgreich. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Granalien nach erfolgtem Farbstoffstoff-Abbau aus den Lösungen rückgewinnen und erneut verwenden ließen. Die recycelten Granulate wiesen eine ähnliche photokatalytische Aktivität wie frisch hergestellte auf.
- EM-Schmelzbadunterstützung auch auf ferromagnetische Werkstoffe übertragbar
- Erfolgreiche Kompensation des hydrostatischen Drucks von bis zu 20 mm dicken Werkstücken aus Duplex- und Baustahl
- Benötigte AC-Leistung ist geringer als bei austenitischem Stahl
Ausweitung der Experimente:
- Einsatz von Zusatzwerkstoff beim Schweißen mit Duplexstahl
- Schweißen von praxisrelevanten Bauteilen
- Verwendung anderer Werkstoffe (z.B. Rohrstahl X65)
The use of high-strength steels is wide spread in vehicle and crane manufacturing due to light weight reasons. These steels are used for impact of crash loaded components and therefore it is important to investigate high-strength welds at dynamic impact. Investigations of welds at high strain rates have been rarely conducted in the past.
To determine the dynamic impact behaviour of hybrid laser-arc welds, the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) technique was used. The base material was a quenched and tempered fine-grained structural steel with yield strength of 1100 MPa. The influence of two variables, cooling time t8/5 and strength of filler material, on the impact behaviour was studied. A matching and an under matching filler material were used. The cooling time t8/5 was varied to influence the microstructure in the heat affected zone (HAZ) and to analyse the effect on hardening and softening. Hardness measurements and optical microscopy was used to analyse the weld microstructure before and after the SHPB test. The investigations showed a correlation between the overall hardness of the weld, influenced by filler material and cooling time, on the maximum stress level during dynamic impact.
Durch ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell kann die Rißinitiierung sowie das Rißwachstum in einem spröden Material mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode simuliert werden. Ein diskreter scharfer Riß wird durch einen Regularisierungsansatz in ein Phasenfeld überführt, das einen kontinuierlichen Übergang zwischen Riß und Restmaterial abbildet. Modelle von C(T) - Bruchmechanikproben konnten unter monoton wachsender Belastung simuliert werden. Die Ergebnisse konnten mit analytischen Ergebnissen der linear-elastischen Bruchmechanik verglichen werden. Ablenkungen des Rißpfades konnten durch Modelle von gelochten Proben simuliert werden. An dem Modell eines Dreipunktbiegeversuchs konnte die Rißinitiierung demonstriert werden. Die Kenntnis und Modellierung eines vordefinierten Rißpfades ist bei Verwendung dieses Modells nicht erforderlich, was insbesondere zur Untersuchung von komplexen Rißpfaden von Vorteil sein kann.
Es wird ein Versuchsstand zum automatisierten MSG-Engspaltschweißen mit integrierter Lasersensorik zur Prozessteuerung und -überwachung vorgestellt. Die Funktion einer Lichtbogensensorik zur automatischen Steuerung der mechanischen Elektrodenauslenkung wird erläutert und verschiedene Anwendungsfälle an Beispielen demonstriert. Die zusätzliche Füllgradregelung beim Mehrlagenschweißen mit veränderlichem Nahtquerschnitt auf Basis der optischen Messtechnik wird zudem vorgestellt.
Schadensteil: PME-Kraftstoffleitung
Schadensmechanismus: Reibverschleiß und Schwingbruch
Schadensursachen: Nichtbeständigkeit der Elastomereinlage in Befestigungsschelle gegen unplanmäßig ausgetretenen Biodiesel (PME); Schwingungen der Kraftstoffleitungen
Schadensablauf: Elastomer versprödet, Schwingungen der Kraftstoffanlage, Reibverschleiß an der Befestigungsschelle, äußerliche oberflächliche Korrosion der Leitung; Schwingbruch der Kraftstoffleitung; Brand am Motor eines BHKWs
Die Solarindustrie bietet Nickellegierungen breite Anwendungsfelder.
Aufgrund ihrer hohen insbesondere Lochkorrosionsbeständigkeit sind sie für Wärmeübertrager, Rohrleitungen und Tanks für Salzschmelzen, Kamine usw. geeignete Konstruktionswerkstoffe.
Erfahrungen aus dem Kraftwerksbetrieb sind für bestimmte Bereiche (Wasserdampf, Heißluft) nutzbar. Neu entwickelte Wärmeträgersubstanzen stellen die neue Herausforderung für die Konstruktionswerkstoffe dar. Al-haltige Ni-Legierungen zeigen derzeit ein großes Potential für diese Anwendungsfelder.
Bedingungen für den schadensfreien Einsatz:
Die Passivschicht muss sich vollständig ausbilden können. Dabei sind von Bedeutung:
- Oberflächenausbildung, mechanische Bearbeitung
- Elementverteilung, Ausscheidungen
- Umformung, Wärmeeinbringung
- schweißtechnische Verarbeitung, Anlauffarben
- chemische Nachbehandlung bzw. Konditionierung
Die Repassivierung von Defektstellen unter Einsatzbedingungen muss möglich sein. Dabei sind zu berücksichtigen:
- Legierungszusammensetzung
- kritische Betriebszustände
- prozessbedingte Besonderheiten, Stagnation
- Reinigungsprozesse
Mit der Aufnahme der Duplexstähle in alle wichtigen Liefer-/ Verarbeitungs- und Anwendungs-normen, wie z.B. in den EC‘s und den Verbindungsmitteln (DIN EN ISO 3506), werden die Duplexstähle zukünftig auch mengenmäßig einen bedeutenden Platz einnehmen. Eine hohe Sicherheit gegenüber örtlichen Korrosionserscheinungen und die Möglichkeit zur schlanken, kostengünstigen Bauweise werden diese Entwicklung maßgeblich vorantreiben.
Zu Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit sind zu beachten: geeignete Werkstoffauswahl und Legierungszusammensetzung; fehlerfreie, ggf. zertifizierte Halbzeuge; eine gleichmäßige Elementverteilung; die Vermeidung von Ausscheidungen; eine geeignete Umformung; möglichst wenig Wärmeeinbringung; eine möglichst glatte Oberflächenausführung, eine gute schweißtechnische Verarbeitung und die nachträgliche Entfernung von Anlauffarben, eine geeignete mechanische Bearbeitung (Schleifen, Strahlen); ggf. eine chemische Nachbehandlung wie Beizen, Passivieren) sowie eine ausreichende Grundreinigung und eine angepasste Unterhaltsreinigung.