BAM-Publica - Publikationsserver der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Not a member yet
58839 research outputs found
Sort by
ZfP-Bau post Carolabrücke: Chancen und Herausforderungen
No full textDer Einsturz der Carolabrücke hat die Fachwelt, Politik und Öffentlichkeit aufgerüttelt. Während die Diagnose der Ursachen noch andauert (aber wohl zum Vortragzeitpunkt abgeschlossen sein wird), werden erste, nach Ansicht vieler Experten überfällige Konsequenzen gezogen. Zahlreiche Brücken werden vorsichtshalber gesperrt, intensive Prüfungen und Überwachungsmaßnahmen sind veranlasst und werden ausgeweitet. Die Untersuchungsmethodik für Brücken mit dem Verdacht auf Spannungsrisskorrosion und ohne „sicheres“ Ankündigungsverhalten vor Versagen – übrigens keineswegs auf die östlichen Bundesländer beschränkt – steht auf dem Prüfstand. Dabei erhält wohl auch die zerstörungsfreie Prüfung eine veränderte und wichtige Rolle, ebenso wie Methoden zur Dauerüberwachung. Dabei wird aus gutem Grund auf den Stand der Technik zurückgegriffen.
Der Vortrag beleuchtet die Rolle der ZfP und die verwendeten Methoden im Rahmen dieser Untersuchungen. Er weist aber auch auf Technologien hin, die in den nächsten Jahren in die Praxis eingeführt werden dürften und zukünftig bei der Untersuchung und Überwachung von Stahl- und Spannbetonbauwerken eine Rolle spielen dürften
Eignung des Rechtsrahmens für eine digitalisierte Qualitätsinfrastruktur - Rechtswissenschaftliche Studie im Rahmen der Initiative QI-Digital
No full textVor dem Hintergrund zunehmender Digitalisierung der Wirtschaft und weiterer Lebensbereiche ergeben sich große Potentiale für neue digitale Lösungen in der Qualitätsinfrastruktur (QI), sowohl auf technischer als auch prozessualer Ebene zwischen Akteuren. Diese betreffen Unternehmen (Hersteller/Inverkehrbringer/Betreiber) genauso wie Behörden/öffentliche Verwaltung (Genehmiger, Marktüberwacher, u.a.), privatwirtschaftliche Konformitätsbewerter und andere Stakeholder.
Der bestehende Rechtsrahmen - von europäischen Richtlinien im Rahmen des New Legislative Frameworks, über bundesdeutsche Gesetzgebung, technische Regeln bis hin zu kommunalen Verordnungen – kann dabei jedoch mitunter so gestaltet sein, dass dieser die Einführung und Nutzung neuer, digitaler Lösungen behindert. Dies kann diverse Anwendungsbereiche betreffen – von Produktsicherheit, über Umwelt- und Verbraucherschutz, hin zu Handelsrecht.
Die Studie untersucht systematisch die Eignung des bestehenden Rechtsrahmens für eine digitalisierte QI, insbesondere mit Hinblick auf mögliche Hürden und Anpassungsbedarfen. Zudem wird die Anwendbarkeit von Reallaboren als Testräumen für Innovation und Regulierung auf Fragestellungen der digitalen QI untersucht
Innovative Ansätze der automatisierten Laserthermografie in industrienaher Anwendung
No full textIn den vergangenen Jahren wurden vielfältige Möglichkeiten erforscht, wie sich aktive Thermografie in Fertigungs- und Instandhaltungsprozesse integrieren lässt. Eine Umsetzung mit Hilfe eines Industrieroboters und eines fasergekoppelten Diodenlasers als Wärmequelle, sowie gekühlter Wärmebildkamera und weiterer Sensorik bietet viele Freiheiten, reale Problemstellungen unter vielfältigen Bedingungen zu bearbeiten. Anhand von zwei anwendungsnahen Projekten werden verschiedene Lösungsansatze und die damit einhergehenden Herausforderungen vorgestellt.
Der erste Anwendungsfall ist die automatisierte Rissprüfung durch Linienscans, welche eine präzise Rissdetektion und -lokalisierung ermöglicht, ohne wie bei klassischer Eindringprüfung auf den Einsatz von Farbstoffen und Entwicklern angewiesen zu sein. Darüber hinaus wird im zweiten Anwendungsfall die Erkennung von Lunkern in Gussbauteilen unter Zuhilfenahme zeitlicher Formung der thermischen Signale vorgestellt, was die Sensitivität und Verlässlichkeit gegenüber klassischer Pulsanregung deutlich erhöht. Ein wesentlicher Beitrag der vorgestellten Arbeit besteht in den verwendeten Ansätzen zur Robotersteuerung und der Korrektur von Oberflächeninhomogenitäten, die die Analyse thermografischer Daten bisher erschwerten. Diese Korrekturmethoden steigern die Genauigkeit der Prüfung, insbesondere bei variierenden Materialeigenschaften. Durch die Integration dieser Technologien in ein vollständig robotergestütztes System wird eine hohe Wiederholbarkeit und Effizienz erreicht, die besonders für industrielle Anwendungen von Vorteil sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination von aktiver Laserthermografie, intelligenter Signalverarbeitung und Robotik eine vielseitige und hochgradig automatisierbare Lösung für die zerstörungsfreie Prüfung darstellt. Die vorgestellte Methode ermöglicht eine präzise Erkennung und Bewertung von Materialfehlern, wie Rissen und Lunkern, selbst unter anspruchsvollen Prüfbedingungen. Diese Fortschritte tragen zur Optimierung von Qualitätssicherungsprozessen bei und eröffnen neue Möglichkeiten für den Einsatz in unterschiedlichsten Industriezweigen
Multispectral fusion-based crack detection using automated laser thermography inspection
No full textCrack detection of complex components is critical for maintaining the integrity and safety of structures across industries such as energy production and aerospace. The integration of multispectral imaging and automatic robot-based non-destructive testing (NDT) marks a significant advancement in the inspection of complex geometries. Multispectral imaging leverages the utilization of image data from different wavelength ranges for enhanced feature extraction and analysis. This paper proposes a novel image fusion model by combining thermal and visual images for the detection of surface and sub-surface cracks of turbine blades in energy production. Our study uses 3D scanning of components using a robot-assisted flying laser line, which measures high-resolution thermal data and RGB images using visual cameras simultaneously. Laser thermography induces a localized heating on the sample, creating a thermal response that highlights cracks and defects that are often undetectable using conventional imaging techniques. Multispectral image fusion models are developed based on an unsupervised generative adversarial network (GAN) for precise crack detection. The model validation is done using experimental data and it demonstrated high crack detection accuracy compared to conventional single-band imaging methods. This research highlights the new potential for advancing NDT technologies by combining thermal inspection techniques with optical imaging to develop a multispectral inspection approach
Immobilised gold nanoparticles for an optofluidic SERS platform
No full textThe combination of SERS with microfluidics not only miniaturises the system but also introduces the possibility to control the environmental parameters of the analyte, which is not present when using either a droplet or cuvette. This allows for applications involving tiny sample volumes and control of sample environments. Direct usage of nanoparticles in solution with the analyte can cause the adsorption of the nanoparticles onto the surfaces of microfluidic systems, leading to undesirable memory effects. By using plasmonic nanoparticles of gold, silver or a mixture of the two, immobilised on removable glass or PDMS inserts, the life and reusability of the channels can be largely improved [1] because they can be inserted into the channel and replaced after use. Using immobilised nanoparticles also introduces a relatively large surface that can be scanned and can improve the reproducibility of the nanoparticle substrate properties and hence the measured spectra. Here, we will discuss strategies for the fabrication and characterization of immobilised plasmonic nanoparticles for bioanalytical applications in optofluidic systems. We will present the plasmonic properties as well as surface-enhanced Raman scattering (SERS) data of relevant compounds
A terpyridine-based fluorescent chemosensor for the selective detection of glyphosate and AMPA in water
No full textDetection of pesticide residues, anthropogenic and persistent environmental contaminants is a public health concern due to their association with various pathologies. Studies have shown a correlation between exposure to these residues in drinking water or food and neurodegenerative disorders, autoimmune conditions, and cancers. In this context, detecting organic molecules such as glyphosate and its primary degradation product: AMPA, presents a significant challenge in sensor development. This is due to factors such as the molecules’ small size, pronounced polarity, and their variable ionic charge. However, fluorescent molecular sensors offer several advantages in terms of versatility, sensitivity, selectivity, response time and low cost. Terpyridine zinc complex derivatives show promise as selective detectors of glyphosate and AMPA due to their inherent specificity towards phosphate moieties4. These complexes are designed to modulate intramolecular charge transfer processes upon interaction with the phosphate moiety of AMPA or glyphosate.
A novel series of terpyridine derivatives incorporating complexing moieties for both the phosphate and amine groups of AMPA and carboxylate group of Glyphosate were synthesised to target AMPA and Glyphosate (Figure 1). The absorbance and fluorescence signatures of the probe were investigated upon complexation with the analytes in MeOH/HEPES buffer (10 mM, pH 7.4, 9/1 v/v). The fluorescent sensor displayed high selectivity and sensitivity for glyphosate and AMPA, thanks to two measurements taken a few minutes apart. The detection limit of the sensor for Glyphosate in fluorescence was calculated at 0.14 μM
Stress and Light-Induced Dual Mechanical Properties of Two 1,3-Dicyanostilbene Derivative Crystals
No full textDynamic molecular crystals with multistimuli responses hold immense potential for applications as actuators and smart materials. Here, we report two new 1,3-dicyanostilbene derivative crystals (crystals 1 and 2), which exhibit dual mechanical responses. Both crystals 1 and 2 demonstrate stress-induced mechanical flexibility and light-induced photomechanical bending upon exposure to a 375 nm UV LED. These two distinct mechanical responses are associated with different underlying phenomena and are independent of each other. Mechanical flexibility is attributed to the absence of slip planes and a criss-cross packing arrangement in an isotropic structure, while photomechanical bending is ascribed to the formation of a heterogeneous phase distribution due to Z → E photoisomerization. However, they show thermal reversibility, pointing toward a reversible E → Z back isomerization. This study demonstrates that single molecular crystals combining mechanical flexibility and photomechanical bending can be designed and fabricated for developing multistimuli responsive actuators
Antimicrobial efflux and biofilms: an interplay leading to emergent resistance evolution
No full textThe biofilm mode of growth and drug efflux are both important factors that impede the treatment of bacterial infections with antimicrobials. Decades of work have uncovered the mechanisms involved in both efflux and biofilm-mediated antimicrobial tolerance, but links between these phenomena have only recently been discovered. Novel findings show how efflux impacts global cellular physiology and antibiotic tolerance, underpinned by phenotypic heterogeneity. In addition efflux can mediate cell-to-cell interactions, relevant in biofilms, via mechanisms including efflux of signaling molecules and metabolites, signaling using pump components and the establishment of local antibiotic gradients via pumping. These recent findings suggest that biofilm antibiotic tolerance and efflux are closely coupled, with synergistic effects leading to the evolution of antimicrobial resistance in the biofilm environment
Error margins in the Determination of Molar Mass and Oligomer Content of Polymers
No full textSize exclusion chromatography (SEC) is still the method of choice for determining the molar mass and molar mass distribution of macromolecules.
It is a liquid chromatographic technique that separates molecules based on their size, respectively their hydrodynamic volume using a porous stationary phase that allows smaller molecules to pass through the pores while excluding larger molecules. The chromatogram from the size separation can be calibrated using polymers of known molar mass resulting in a relative molar mass distribution curve. From this distribution curve molar mass averages and the oligomer content (percentage of peak area smaller than 1000 g/mol and 500 g/mol) of polymers can be derived.
The determination of oligomer content is important, because it is often used in regulatory contexts as a measure of small, mobile and potentially more toxic parts of the polymer. Polymer regulations are of increasing political and social importance. Regulations often set very narrow limits.
SEC has rather large error margins of 10-20% for the molar mass determination performed in different laboratories or on different instruments. These variances are well known to all experts and users and have been investigated in several round robin tests in the past. These resulted in DIN and ISO standards which, in our opinion, no longer meet today's requirements.
As far as we know, the margins of error in determining oligomer content have not yet been investigated. It is expected that the variation will be rather high. This is because it depends on many factors related to the experimental conditions (column sets used, solvent, temperatures, sample preparation) on the one hand, and the data evaluation mechanisms (choice of baseline and peak limits) on the other.
In order to actually measure the error margins and to support this with actual data a round robin test has been performed from June to November 2024 with approx. 40 participating laboratories.
Three different solvents were selected, namely THF, DMAc or DMF and water.
The samples were selected together with all the experts, taking into account a wide range of practical aspects far from narrowly distributed standards: e.g higher distribution range, reduced solubility, included side components, copolymers and dispersions with gel content.
In this contribution we will present the detailed concept of this round robin test and first results
Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis - Abschlussbericht
No full textDie Europäische Kommission hat 2023 ein Verbot zum bewussten Austrag von Mikroplastik (MP) in die Umwelt beschlossen, das auch für die Verwendung von synthetischen Gummi-Granulaten (v. a. EPDM) in Sportböden gilt. In Deutschland gibt es laut DFB ca. 5100 Kunstrasenplätze. In der EU beläuft sich die Anzahl laut ECHA auf 13,000 Kunstrasen- und 47,000 Bolzplätze, Tendenz steigend. Das Hauptziel des Projektes war es daher, eine Massenbilanz für die Freisetzung von MP zu erstellen, um so eine Schätzung des MP-Austrags pro Kunstrasenplatz und Jahr zu ermöglichen. Dafür werden die MP-Emissionen von drei Kunstrasenszenarien in verschiedenen Zuständen (ungealtert, künstlich gealtert und in Echtzeit gealtert) verglichen: die Vergangenheit (Kunstrasen: fossilbasiert, EPDM-Füllung), die Gegenwart (der in Europa am häufigsten installierte Rasen) und die Zukunft (Rasen mit recycelten Grasfasern, keine synthetische Füllung sondern z.B. Quarzsand oder Korkschrott). Dazu werden fabrikneue Kunststoffrasen und EPDM-Granulat unter Laborbedingungen beschleunigt gealtert, um die Freiland-Beanspruchung eines Kunststoffrasens in circa 15 Jahren abzubilden. Die Verwendung spezieller Mikrofiltertiegel in Lysimeter-Experimenten ermöglicht die Abschätzung der Partikelgrößen des emittierten MP, was eine Grundbedingung für die Bewertung einer potenziellen Gesundheitsgefährdung für Menschen ist. Ergänzend wurden weitere umweltrelevante Schadstoffausträge aus den Kunststoffrasen quantifiziert