BAM-Publica - Publikationsserver der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
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Innovative Ansätze der automatisierten Laserthermografie in industrienaher Anwendung
No full textDie Kombination aus aktiver Thermografie und Robotik eröffnet neue Möglichkeiten für die automatisierte zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) komplexer Bauteilgeometrien. In einem modular aufgebauten Prüfsystem kommen ein Faserlaser zur gezielten thermischen Anregung, ein Industrieroboter zur präzisen Positionierung sowie eine gekühlte IR-Kamera und weitere Sensorik zur Datenerfassung zum Einsatz.
Im Zentrum der entwickelten Methode stehen vier wesentliche Komponenten: Erstens ermöglicht der Robotereinsatz eine hochpräzise und wiederholbare thermografische Inspektion entlang frei definierbarer Prüfpfade. Zweitens wird mithilfe einer Ulbricht-Kugel die ortsaufgelöste Emissionsgradkorrektur nicht-homogener Oberflächen durchgeführt – ein entscheidender Schritt für die quantitative Auswertung thermischer Signale. Drittens erhöht die Kombination von Infrarot- und VIS-Bilddaten die Sensitivität der Defekterkennung, insbesondere bei der Erkennung von Kanten und Strukturen. Viertens erlaubt die Integration eines 3D-Scanners die automatisierte Bahnplanung auf Basis von Punktwolken. Dadurch lassen sich komplexe Prüfteile flexibel erfassen, ohne aufwendige Vorrichtungen oder manuelle Vorpositionierung. Zusätzlich ermöglicht der Vergleich mit der Sollgeometrie eine Detektion geometrischer Abweichungen oder Verformungen.
Das Gesamtsystem erlaubt eine vollständig automatisierte, anpassbare und hochsensitive Prüfung verschiedenster Bauteile. Die vorgestellte Kombination aus robotergestützter Thermografie, Emissionskorrektur, multispektraler Bildverarbeitung und intelligenter Bahnplanung stellt eine vielversprechende Lösung für ZfP-Anwendungen im industriellen Umfeld dar. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial dieser Technologie als vielseitig einsetzbares, skalierbares Prüfverfahren
Ion marker implantation for tracing the formation of femtosecond LIPSS on steel
No full textAn ion marker experiment is conducted to investigate the formation of low spatial frequency laser-induced periodic surface structures (LIPSS) on stainless steel surfaces upon scan-processing with femtosecond laser pulses (300 fs, 1025 nm, 100 kHz) focussed to a spot diameter of ~20 µm. Defined concentration depth profiles of 14N^+- and 55Mn^+-ions were implanted below the polished surface of a cast Mn- and Si-free stainless steel AISI 316L using an acceleration energy of 380 keV. This generated two distinct “depth-tracer-layers” ~135 nm (55Mn) and ~340 nm (14N) below the sample surface. The sample morphology and microstructure were evaluated before and after LIPSS-processing using scanning and transmission electron microscopy techniques in top-view and cross-sectional geometry. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDXS) allowed to visualize the depth distribution of the marker elements, the steel constituents, and of oxygen involved through the laser processing in ambient air. These experiments revealed that the LIPSS on this metal are predominantly formed by material removal through locally varying ablation and, to a lesser extent, by local melt displacement effects prior to the re-solidification. Moreover, the processing in air leads to the formation of a less than 10 nm thick laser-induced oxide layer covering the steel surface. Our new tracer ion approach contributes to the ongoing debate on the relevance of electromagnetic or hydrodynamic effects during the formation of LIPSS
Linking Material and Electrode Properties to the Cell Performance of Two Types of Commercially Available SIBs
No full textAs the first commercial sodium-ion-batteries (SIBs) are available for purchase, it is possible to investigate material composition. Gaining an insight into the material composition of these SIBs is of interest not only for the classification of possible safety risks and hazards, but also in regards to recycling. Herein we report the preliminary investigations of the chemical and structural composition of first commercial SIB-cells. Two different SIB-cell types were compared in terms of electrode size, thickness, loading etc. Furthermore, the composition of the active materials and electrolyte was investigated and compared. Finally, the gained results were linked to the different data sheet performance of the two cell types
Small modular reactor (SMR) - Prinzip und Potenzial
No full textDerzeit gewinnen Small Modular Reactors (SMR) im Bereich zwischen 30 und 300MW in der internationalen Community stark an Gewicht. Diverse Länder entwickeln diese Reaktorkonzepte und viele Länder (unter anderem die Schweiz) planen, diese einzusetzen. Dieser Vortrag beleuchtet das Prinzip und das Potenzial der SMR sowie Chancen und Risiken
Data-Driven Materials Science Supported by Community, Reproducibility, and Standardization
No full textReproducible research in materials science demands a strong community and shared semantic standards. The interdisciplinary nature of the field has led to fragmented data practices, hampering collaboration and integration. Digitalisation initatives such as the German MaterialDigital Initiative addresses this by fostering a community-driven approach to FAIR data management, using ontologies to build consensus and semantic interoperability. Through interactive events like the Ontology Playground, a unified data culture that accelerates innovation and ensures reproducibility across materials research is supported
Thermografie im Fokus: Aktuelle Normen und Standards
No full textDie Thermografie ist trotz ihrer fortschrittlichen wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein relativ neues Verfahren innerhalb der zerstörungsfreien Prüfmethoden. Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile gewinnt sie zunehmend an Beliebtheit. Für eine breitere Anwendung, insbesondere in der Industrie, sind Normen, Standards und technische Richtlinien von großer Bedeutung. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland beleuchtet. Wir erläutern die bestehenden Normen und technischen Regelungen für die Thermografie sowohl national, europäisch als auch international und werfen einen Blick in die Zukunft. Zudem ist die Normungsarbeit auf die Mitwirkung interessierter Kreise angewiesen, dazu zählen u.a. industrielle und akademische Anwender*innen, Gerätehersteller*innen, Forschungseinrichtungen, öffentliche Hand, Dienstleistungsunternehmen. Wir laden Sie ein, Ihre Bedarfe in Bezug auf Normungsprojekte und Ideen einzubringen und direkt an die Autoren zu senden
Unveiling the Fundamental Principles of Reconfigurable Resistance States in Silver/Poly(ethylene glycol) Nanofluids
No full textDeveloping novel memristive systems aims to implement key principles of biological neuron assemblies – plasticity, adaptivity, and self-organization – into artificial devices for parallel, energy-efficient computing. Solid-state memristive devices, such as crossbar arrays and percolated nanoparticle (NP) networks, already demonstrate these properties. However, closer similarity to neural networks is expected from liquid-state systems, including polymer melts, which remain largely unexplored. Here, the resistive switching in silver/poly(ethylene glycol) (Ag/PEG) nanofluids, prepared by depositing gas-aggregated Ag NPs into PEGs of varying molecular mass, is investigated.
These systems form long-range conductive NP bridges with reconfigurable resistance states in response to an electric field. The zeta-potential of Ag NPs and molecular mobility of PEG determine the prevalence of low resistance (ohmic) state, high resistance states (poor conductance) or intermediate transition states governed by space-charge-limited conduction or electron tunneling. The occurrence of these states is given by the interparticle gaps, which are determined by the conformation of PEG molecules adsorbed on the NPs. It is presented, for the first time, an equivalent circuit model for the Ag/PEG system. These findings pave the way to adopt polymer melts as matrices for neuromorphic engineering and bio-inspired electronics
Determining VOC Emissions from Consumer Products in Micro-Scale Emission Test Chambers: Results of a Round Robin Test
No full textDie Bestimmung der Anfangskonzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen, die innerhalb der ersten Stunden des Gebrauchs aus Verbraucherprodukten emittiert werden, wurde in einem Ringversuch getestet, bei dem Mikro-Kammern verwendet wurden. Neun Labore nahmen an dem Ringversuch teil, der sich aus zwei Teilen zusammensetzte: Im ersten Teil wurde die analytische Leistungsfähigkeit beurteilt. Jedes beteiligte Labor erhielt zwei mit Analyten dotierte Tenax® TA Desorptionsröhrchen zur Qualitätskontrolle (QC). Im zweiten Teil führte jedes Labor Emissionsmessungen über einen Zeitraum von 48 Stunden in Mikro-Kammern mit Volumina von 44 oder 114 ml durch. Als Probenmaterial dienten Stücke eines Regenponchos, der Cyclohexanon, Phenol, 2-Ethylhexanol, Naphthalin und Isophoron in signifikanten Konzentrationen emittierte. Für den QC-Test wurden sehr geringe relative Standardabweichungen (9 14 %) erhalten. Die Ergebnisse der Emissionsmessungen waren ebenfalls sehr gut. In der frühen Phase (0,5 4 Stunden) wurden akzeptable z-Scores (|z| ≤ 2,00) von mindestens sieben Laboren erhalten, nach 24 und 48 Stunden erhielten alle Labore akzeptable z-Scores
In depth analysis of commercial functionalized graphene nanoplateles towards structure-activity relationships
No full textThe analysis of commercial graphene related products from the raw material to inks is discussed and the input to structure-activity relationships. Different approaches to obtain structure-activity relationships like operando or using data mining are presented. Challenges and recommendation to obtain structure-activity relationships are given
Kinetics of anionic polymerization of <scp>β</scp>‐myrcene in hydrocarbon solvents
No full textAbstractThe kinetics of anionic polymerization of β‐myrcene initiated by sec‐butyllithium were examined in saturated and unsaturated hydrocarbon solvents, i.e. cyclohexane, cyclohexene, 4‐vinylcyclohexene and dl‐limonene. Polymerizations usually proceeded in a living manner, i.e. in the absence of termination and chain transfer reactions, in all solvents, to produce well‐defined polymyrcenes with high content (85%) of cis‐1,4 units. However, polymyrcenyllithium chains exhibited limited long‐term stability in 4‐vinylcyclohexene solution, most probably due to chain transfer to solvent. Reaction orders with respect to the concentration of active chains were found to be one‐quarter in cyclohexane increasing to one‐half in unsaturated solvents, indicating that the polymyrcenyllithium chains are present as tetrameric or dimeric associates, respectively. Apparent activation energies were found to be 81 kJ mol−1 in cyclohexane and 77 kJ mol−1 in dl‐limonene solution, which are close to the values obtained by quantum chemical calculations. © 2025 The Author(s). Polymer International published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry