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In den Zeiten der Globalisierung und der beschleunigten technologischen Entwicklungen lassen sich in den Industrieländern nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte die Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel erfüllen. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu erhalten und global wettbewerbsfähig zu bleiben, sind verstärkte Investitionen des Staates und der Wirtschaft notwendig. Mit den Investitionen im Rahmen der Hightech-Strategie hat die Bundesregierung einen wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan. Die Investitionen in die Forschungsinfrastruktur des Landes sind nun von den Forschungseinrichtungen und Universitäten effektiv und effizient zu nutzen.
Für einen möglichst wirksamen Einsatz der Forschungsetats sind Forschungsprogramme sowohl für die Forschungseinrichtung als auch für die Mittelgeber ein wichtiges Instrument im Hinblick auf die Darstellung der Aktivitäten. Dies gilt insbesondere für die Ressortforschungseinrichtungen des Bundes, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Diese Einrichtungen verfügen über einen klaren Auftrag und ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Forschungsprogramme dienen daher besonders in diesen Einrichtungen dazu, Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihre Forschungsaktivitäten transparent darzustellen und politisch vertretbar zu machen.
Das vorliegende Forschungsprogramm der BAM gibt einen Überblick über die in den nächsten Jahren aktuellen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Ressourcen und Rahmenbedingungen.
RESOLVED
(2009)
Die Produktion von Solarmodulen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Mit steigender Nutzung der Photovoltaik ist in Zukunft auch mit einem erhöhten Abfallvorkommen aus defekten oder ausgedienten Modulen zu rechnen. Das Recycling dieser Module wird aus ökonomischen und ökologischen Gründen wichtig. Wafer aus herkömmlichen Siliziummodulen lassen sich relativ unkompliziert wiedergewinnen. Bei Dünnschichtmodulen ist das Recycling technisch eine Herausforderung. Das Projekt RESOLVED greift diese Problematik auf. RESOLVED ist ein Demonstrationsprojekt im LIFE-Umweltprogramm der Europäischen Union.
RESOLVED
(2009)
In recent years, the production of solar modules has increased strongly. The amount of waste materials originating from damaged and end-of-life photovoltaic modules is expected to rise because of the growing photovoltaic capacities. The recycling of these modules is of major importance due to economical and ecological reasons. The recovery of wafers from conventional silicon modules is relatively easy to perform. In contrast, the recycling of thin film modules is posing a technical challenge. The RESOLVED project is aimed to present a solution to this problem. RESOLVED is a demonstration project within the EU-programme LIFE-Environment.
SUSAN
(2009)
Die landwirtschaftliche Nutzung von Klärschlämmen ist aufgrund der zum Teil hohen Gehalte an Schadstoffen sehr umstritten und wird zukünftig stark abnehmen. Dies hat zur Folge, dass Klärschlämme zunehmend einer Verwertung zugeführt werden müssen, bei der die enthaltenen Nährstoffe, insbesondere Phosphor, zurück gewonnen werden können. Das EU-Projekt SUSAN hat eine Lösung entwickelt, mit der Klärschlämme in Mono-Verbrennungsanlagen (Anlagen, in denen ausschließlich Klärschlämme verbrannt werden) speziell behandelt werden, mit dem Resultat, dass die Klärschlammaschen anschließend zu marktfähigen, phosphorreichen Düngemitteln verarbeitet werden können.
SUSAN
(2009)
The agricultural use of sewage sludge is highly dubious due to the sometimes high level of pollutants and will be sharply reduced in the future. This means that sewage sludge must be increasingly fed into utilisation schemes where the nutrients, in particular phosphorus, are recovered. The EU project SUSAN followed the strategy that sewage sludge is treated in mono-incinerators (plant incinerating sewage sludge only) and the resulting sewage sludge ash is processed into a marketable phosphorus-rich fertiliser.
Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung leistet einen wesentlichen Beitrag, die Gefahren der Technik zu erkennen und ihre Risiken zu minimieren. Für Untersuchungen mit hohem Gefahrenpotenzial nutzt die BAM ein zwölf Quadratkilometer umfassendes Gelände fünfzig Kilometer südlich von Berlin. Hier wurde in den vergangenen Jahren das BAM Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) errichtet. Die BAM hat damit ein in Europa einzigartiges Versuchsgelände erhalten. Auf mehreren Arealen arbeiten hier Chemiker, Physiker, Ingenieure und Biologen. Die interdisziplinäre Forschung führt zu einer ständigen Weiterentwicklung von Methoden zur Gewährleistung der technischen Sicherheit. Die Ergebnisse aus diesen Arbeiten kommen der Wissenschaft und dem Verbraucher zugute.
The Federal Institute for Materials Research and Testing BAM is responsible for working towards safety in technology and chemistry. It is making a significant contribution to recognising the dangers inherent in technology and keeping risks at a minimum. For experiments of high danger potential BAM uses a test site comprising twelve square kilometres of land situated fifty kilometres from Berlin. Here, BAM Test Site Technical Safety has been built during the past years. As a result, BAM has obtained a test site which is exceptional in Europe. There are several separate test areas to be used by chemists, physicists, engineers and biologists. They work on developing and improving experimental procedures and legal directives aimed at ensuring the safe handling of hazardous materials, chemicals and technical equipment. The interdisciplinary research of the different departments results in the continuous elaboration of methods to ensure technical safety.
Pyrotechnik
(2009)
Die Pyrotechnik ist ein wichtiges Aufgabenfeld der BAM, denn sie ist zuständig, wenn es um die Prüfung und Zulassung pyrotechnischer Gegenstände geht. Die BAM hat gesetzlich geregelte Aufgaben, sie agiert als Gutachter und sie berät Politik und Industrie. Mitarbeiter der BAM arbeiten in Normungsgremien mit und führen Audits bei Herstellern durch. In den Laboren der BAM werden neben Feuerwerksartikeln auch Airbags und Gurtstraffer getestet, ebenso Anzündmittel und pyrotechnische Gegenstände für Bühnen- und Filmeffekte. Wie die Arbeitsgruppe Pyrotechnik arbeitet und welche Aufgaben sie im Einzelnen hat, zeigt dieser Film.
Pyrotechnics
(2009)
For BAM, pyrotechnics is an important working field. BAM issues approvals for pyrotechnical and blasting accessories and carries out the required tests. BAM acts in the mandatory area, provides expert opinions and advises political authorities and industry. Staff members participate in standardisation committees and carry out audits at producers. Apart from pyrotechnical articles, airbags and seatbelt pretensioners are being tested in BAM's laboratories, as well as igniters and special pyrotechnical articles for stage- and film-effects.The video film shows the working group Pyrotechnics performing their daily work and explains their tasks in detail.
Within the last decade, silicon drift detectors (SDD) systems have become more and more popular in the field of energy-dispersive spectroscopy (EDS). The main characteristic of the SDDs is their extremely high pulse load capacity of up to 750,000 counts per second at good or reasonable energy resolution (<123eV Mn-Kα, <46eV C-Kα at 100.000 cps). These properties in conjunction with electron backscatter diffraction (EBSD) techniques and modern data processing make a range of innovative analysis options possible, not only high speed mapping but also hyperspectral imaging techniques.
Um den Abbau primärer Rohstoffe zu reduzieren, wurden deponierte oder niederwertig eingesetzte industrielle Reststoffe hinsichtlich einer höherwertigen Verwendung im Betonbau untersucht. Zur Bewertung des Einsatzpotentials als Zementbestandteil oder Betonzusatzstoff erfolgte zunächst eine chemisch-mineralogische und betontechnologische Charakterisierung der Materialien. Reststoffe, die die normativen Anforderungen hinsichtlich der Zementzusammensetzung erfüllen, wurden anschließend zu verschiedenen Anteilen als Zementsubstitut in Mörtel eingesetzt. In vergleichenden Untersuchungen erfolgte die Ermittlung der Frisch- und Festmörteleigenschaften.
Kalorimetrische Untersuchungen sollten die Auswirkungen der Reststoffe auf die Zementhydratation zeigen. Ausgewählte Untersuchungsergebnisse an Reststoffen aus der Industrieabwasseraufbereitung, dem Altpapierrecycling, der Biomasseverbrennung und der Metallurgie werden vorgestellt.
Dieser Bericht beschreibt die Zertifizierung einer synthetischen Isotopenmischung aus natürlicher und angereicherter Borsäure. Dieses Isotopen-ZRM liegt als konzentrierte, wässerige Borsäure-Lösung vor und ist bezüglich ihrer Isotopenzusammensetzung zertifiziert. Der Bor-Gesamtgehalt ist als Richtwert angegeben. Die Unsicherheiten sind erweiterte Messunsicherheiten mit k=2. Sie sind in Klammern angegeben und beziehen sich auf die letzten beiden Stellen. Das vorliegende Isotopen-ZRM ist bezüglich der Isotopenzusammensetzung mit erweiterten relativen Messunsicherheiten kleiner 0,08% zertifiziert. Die absolute, kombinierte Standardmessunsicherheit des prozentualen Stoffmengenanteils der Isotope (Isotopenhäufigkeit) liegt bei 0,014. In diesem Zertifizierungsbericht wird nur auf die Kapitel eingegangen, die abweichend vom bestehenden Zertifizierungsreport für die Referenzmaterialien BAM I001 bis BAM I003 sind und Einfluss auf die Endergebnisse haben. Dabei handelt es sich um die Kapitel 3.3, 3.4, 4, 6, 7 und 8, Die Kapitel 1, 2, 3, 3.1, 3.2, 5, 9 und 10 des alten Zertifizierungsberichts für die Referenzmaterialien BAM I001 bis BAM I003 behalten unverändert ihre Gültigkeit und sind nicht noch einmal aufgeführt worden.
Dieser Bericht beschreibt die Zertifizierung von 3 synthetischen Isotopenmischungen aus natürlicher und angereicherter Borsäure. Diese Isotopen-ZRM liegen als konzentrierte, wäs-serige Borsäure-Lösungen vor und sind bezüglich ihrer Isotopenzusammensetzung zertifi¬ziert. Der Bor-Gesamtgehalt ist als Richtwert angegeben. Die Unsicherheiten sind erweiterte Messunsicherheiten mit k=2. Sie sind in Klammern angegeben und beziehen sich auf die letzten beiden Stellen. Die vorliegenden Isotopen-ZRM sind bezüglich ihrer Isotopenzu¬sam-mensetzung mit erweiterten relativen Messunsicherheiten kleiner 0,12% zertifiziert. Die ab-solute, kombinierte Standardunsicherheit des prozentualen Stoffmengenanteils der Isotope (Isotopenhäufigkeit) liegt zwischen 0.012 und 0.017.
Für die Berechnung des Crashverhaltens von Fahrzeugstrukturen muss zusätzlich zur Dehnratenabhängigkeit des plastischen Verformungsverhaltens des Grundwerkstoffs auch das Verhalten von Fügestellen bei hoher Beanspruchungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Ziel der VDEh-Arbeitsgruppe 'Hochgeschwindigkeitszugversuche an gefügten Stählen' war die Erstellung eines Stahl-Eisen-Prüfblattes (SEP) zur Ermittlung crashrelevanter Kennwerte für gefügte Stahl-Feinbleche unter vereinheitlichten Prüfbedingungen. Zur Erarbeitung der in dieser Richtlinie zu formulierenden Empfehlungen wurden Scherzugversuche bei hoher Geschwindigkeit an punktgeschweißten und lasergeschweißten Proben von elf Prüflaboratorien durchgeführt. Der Beitrag beschreibt die Ergebnisse dieses Ringversuchs und seine Auswirkungen auf das SEP.
Zirkonium-basierte Dünnschichten in hochbeanspruchten Wälzkontakten als Alternative zu DLC und ta-C
(2009)
Slip-rolling resistant thin film ta-C coatings for up to 3.000 MPa of Hertzian contact pressure
(2009)
Le secteur automobile doit faire face actuellement à de nouveaux challenges au niveau de la construction allégée, des économies de carburant et des coûts. Ces exigences motivent la mise au point de tribosystèmes pouvant résister à des pressions de contact de plus en plus élevées avec de faibles coefficients de frottement. L'optimisation de systèmes existants par l'application de revêtements de surface performants représente une alternative intéressante. Ce texte présente les performances de couches minces dans des conditions d'essais de slip-rolling (roulement à composante de glissement) en présence de lubrifiants liquides. Après une première sélection à température ambiante, les revêtements les plus performants ont été testés à 120 °C. Il s'agit de revêtements DLC en carbone hydrogéné (a-C:H) et en carbone tétraédrique (ta-C) de dernières générations ainsi qu'un nouveau système « revêtement/substrat ». Certains des revêtements DLC développés récemment sont résistants en slip-rolling au moins jusq'à 10 millions de cycles à 120 °C dans l'huile moteur sous des pressions hertziennes de contact de P0max = 2600 / 2940 MPa. De plus, le nouveau système revêtement Zr(C,N)x/substrat peut résister au moins à 1 million de cycles sous des pressions hertziennes initiales de contact allant jusqu'à P0max = 3500 MPa et à des températures de lubrifiant d'au moins 120 °C. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The light-weight approach and fuel economy targets in today's automotive engineering require tribosystems, which can withstand higher contact pressures associated with low coefficients of friction. The application of surface coatings represents one approach among others. This paper presents thin film coatings performances in a bench mark test procedure exerting slip-rolling conditions in the presence of liquid lubricants. After a first selection at room temperature, the most resistant coatings were evaluated at 120 °C. These are newly developed DLC coatings (a-C:H & ta-C) as well as a novel coating-substrate system. Some of the newly developed DLC-coatings are slip-rolling resistant for at least up to 10 million cycles at 120 °C oil temperature) under Hertzian contact pressures of P0max = 2600 / 2940 MPa. Furthermore, this novel Zr-based thin film coating can withstand at least 1 million cycles under initial Hertzian contact pressures of up to P0max = 3500 MPa and oil temperatures of at least 120 °C associated with low coefficients of friction under mixed/boundary conditions.
Zur Überführung von Klärschlammaschen in phosphorhaltige Düngemittel wurde an
der BAM ein Prozess entwickelt, bei dem die in der Asche noch enthaltenen Schwermetalle
in einem Drehrohrofen bei Temperaturen von 1000°C durch einen hochchlorhaltigen
Luftstrom in flüchtige Chloride überführt und entfernt werden. Die Anwendung
dieses Prozesses im industriellen Maßstab setzt die Verwendung von Werkstoffen
voraus, die unter den extremen Korrosionsbedingungen ausreichend beständig sind.
Derzeit sind solche Werkstoffe nicht auf dem Markt.
Ziel des Projektes war es, einen unter den Prozessbedingungen beständigen Werkstoff
zu finden. Dazu wurden alitierte Nickelbasislegierungen und Siliziumcarbid- und
Korundbasierte Keramiken unter statischen und dynamischen Bedingungen untersucht.
In den statischen Versuchen wurde der Einfluss der chlorhaltigen Atmosphäre
und der KSA auf die chemische Beständigkeit der untersuchten Materialien betrachtet.
In den dynamischen Versuchen wurden die Proben zusätzlich zur chemischen noch einer
abrasiven Belastung durch eine bewegte Klärschlammascheschicht unterzogen.
Für eine effektive Schwermetallentfrachtung der Klärschlammasche sind Chlorkonzentrationen
von mindestens 10% bei 1000°C erforderlich. Unter diesen Bedingungen
zeigen alitierte Nickelbasislegierungen, die sich bei Chlorgehalten bis zu 5% und
800°C gut bewährt haben, jedoch bereits in den statischen Korrosionsversuchen eine
mangelnde Beständigkeit. Durch eine zusätzliche abrasive Belastung wird die Schutzschicht
so schwer beschädigt, dass der Werkstoff seinen Korrosionsschutz verliert und
vollständig zerstört wird. Auch die untersuchten SiC-Keramiken wiesen bei 1000°C
und 10% Cl2 eine unzureichende Beständigkeit auf. Hier kommt es durch den Kontakt
mit Komponenten aus der Klärschlammasche zur Erweichung der äußeren, passivierend
wirkenden, SiO2-Schicht und zur Herauslösung des in allen Werkstoffen vorhandenen
'freien' Siliziums durch das Chlor. Unter zusätzlicher abrasiver Belastung wird
das Gefüge dadurch nachhaltig beschädigt oder sogar vollständig zerstört.
Eine ausgezeichnete Beständigkeit wurde dagegen für Korund gefunden. Sowohl unter
statischen als auch unter dynamischen Bedingungen kann keine chemische Schädigung
festgestellt werden. In den dynamischen Versuchen bewirkt lediglich die Abrasion
einen geringfügigen Materialabtrag. Als Werkstoff für die Behandlung von Klärschlammasche
bei hohen Temperaturen und Chlorgehalten von 10% bietet somit nur
Korund eine ausreichende Beständigkeit; sowohl alitierte Nickelbasislegierungen als
auch SiC-basierte Keramiken sind für diesen Zweck ungeeignet. Gegenüber Korund
als Werkstofflösung bestehen aufgrund seiner hohen Bruchgefahr und seiner Porosität
jedoch erhebliche sicherheitsrelevante Bedenken. Darüber hinaus ist die Herstellung
ausreichend großer Bauteile aus Korund derzeit nicht realisierbar. Obwohl ein Werkstoff
mit sehr guter Beständigkeit im Projekt gefunden wurde, kann keine Empfehlung
für eine geeignete Werkstofflösung gegeben werden. Durch die Forschungsarbeiten in
diesem Projekt wurden jedoch wertvolle Erkenntnisse gewonnen, die die Grundlage für
ein bereits beantragtes und von den Gutachtern befürwortetes Anschlussprojekt bilden.
Das Ziel des Projektes wurde somit teilweise erreicht.
Ultrasonic phased array NDE has been applied to ensure the integrity of canisters for encapsulation of spent nuclear fuel. The performance of the NDE system is evaluated by the POD analysis. The POD analysis using a common method, â versus a, has been modified for the phased array ultrasonic inspections by two approaches: to take more influencing parameters into a, and to use a more sophisticated quantity as â. The POD with new a allows more detailed interpretation of POD for each parameter, and the new â gives more realistic POD. The methods are discussed and demonstrated with experimental data. In addition, an investigation of human factors is being planned and the plan is discussed.
Zukünftig soll durch die Installation von Windparks in der ausschließlichen Wirtschaftszone und deren Betrieb ein wesentlicher Anteil des Strombedarfs in Deutschland gedeckt werden. Für die zugehörige Realisierung der Windenergieanlagen hat die zuständige Behörde, das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Standards veröffentlicht, über deren Inhalte im Hinblick auf die zu errichtenden Stahlkonstruktionen von Windenergieanlagen berichtet wird. Über die zu absolvierenden Freigabephasen und deren Bestandteile sowie über die Anforderungen, die die Genehmigungsbehörde an die Art und den Umfang der zu erbringenden Nachweise für die Tragstrukturen stellt, wird im Rahmen des Aufsatzes berichtet. Bei der zuständigen Genehmigungsbehörde durchlaufen derzeit die ersten Anträge das Genehmigungsverfahren. Über die hierbei gesammelten Erfahrungen wird aus Sicht der zuständigen Behörde und deren Fachgutachtern berichtet. Speziell hierbei auftretende Diskussionspunkte werden benannt und Hinweise gegeben.
Numerical modelling of cold cracking initiation and propagation in S 1100 QL steel root welds
(2009)
Dead Sea Scrolls project
(2009)
In this study we demonstrate the possibility to identify the production area of the scrolls, coupling non-destructive quantitative analysis of race elements to spectroscopic investigation of the inks. This approach, that allowed us to determine the Dead Sea area as origin of 1QHodayot, is of general validity.
Ermittlung explosionsfähiger Gemische beim Gefahrguttransport unter normalen Beförderungsbedingungen
(2009)
Synchrotron radiation induced X-ray fluorescence for the characterization of ancient gold objects
(2009)
Polyolefin surfaces (polyethylene and polypropylene) were exposed to haloform (CHX3) plasmas for introduction of monosort halogen groups. Bromoform and chloroform plasmas produced selectively C-Br (100 Br/100 C) and C-Cl (200 Cl/100 C) groups in high yields. The bromoform plasma showed 1-3 and the chloroform plasma 2-7 post-plasma introduced O-functionalities per 100 C. The polyolefin C-Br groups were grafted wet-chemically or by exposure to the vapour of amines, diols and glycols. Thus, spacer molecules could be covalently bonded to maximal 15 spacer molecules per 100 C for the smallest grafted molecules and 1.2 molecules/100 C for larger molecules as octaaminophenylene-POSS. After metal evaporation the end groups of these polymer-bonded spacer molecules formed also covalent bonds to the metal. Thus, flexible, hydrophobic and barrier elements were introduced into the polymer-metal interfaces for high-impact, high-durable and water-resistant metal-polymer composites as measured by means of peel strengths.