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Bacterial resistance evolution on antimicrobial surfaces: Mechanistic insights from a standardizable method
Introduction: Antimicrobial surfaces and coatings (AMCs) are important to prevent the spread of pathogens, especially in hygiene-sensitive areas. However, the evolution and selection of bacterial resistance to AMCs may threaten their efficacy in the long term. In addition, resistance evolution to AMCs may pose the risk for the development of cross-resistance to antibiotics. The assessment of unacceptable resistance risks during the authorization of AMCs is hampered by the lack of standardized test methods that quantify the adaptability of exposed bacteria to AMCs. Objectives: • To develop a standardizable method to determine resistance evolution of bacteria on AMCs (ALEE-AMC) • To assess ...
Phenotypic heterogeneity in bacterial lag times and antibiotic tolerance induced by the disinfectant glutaraldehydePhenotypic heterogeneity in bacterial lag times and antibiotic tolerance induced by the disinfectant glutaraldehyde
Phenotypic heterogeneity in clonal bacterial populations can be considered a preliminary stage of functional differentiation, which may increase population fitness in fluctuating environments. Here, we investigated how transient exposure of clonal bacterial populations to residual amounts of a commonly used disinfectant, glutaraldehyde (GTA), induces phenotypic heterogeneity, ensuring survival of the population upon sudden challenge with high doses of antibiotics. Using the ScanLag system, we found that exposure to GTA resulted in wide lag-time distributions across different bacterial isolates of E. coli, S. aureus, and P. aeruginosa. Importantly, this was associated with elevated levels of survival ...
The microplastic microbiome – an example for the intersection of biology and material research
Biofilms live on the interface between human-made materials and the environment. Using aquatic plastics as an example, we explore their composition, their interactions with the plastic substrate, and their potentially useful functional roles. The presentation will further discuss the importance of considering plastic-associated pollutants in the investigation of such biofilms.
Evolution and mechanistic basis of disinfectant tolerance in E. coli
Disinfectants are important to provide hygiene in sensitive areas, to prevent the spread of infections and to preserve materials from biodeterioration. Bacteria can survive disinfection through phenotypic and genotypic adaptation. Phenotypic heterogeneity may be linked to the ability to evolve disinfectant tolerance. The genetic factors which determine the survival of disinfection remain largely unknown. Here, we investigate the effects of phenotypic heterogeneity on the evolvability of disinfectant tolerance. Furthermore, using a whole-genome CRISPRi-library, we uncover genetic determinants that are important for the survival of disifenction.
A comprehensive experimental assessment of reinforced concrete walls under blast: In situ monitoring of loading, dynamic response and damage with NDT methods and embedded sensors
A safety or security related assessment of explosions, accidental and intentional scenarios alike, often necessitate performance of resource intensive replication tests. For an efficient assessment without performing full scale blast tests, e.g., supported by numerical simulations, detailed knowledge is necessary to predict the blast loading from a given charge configuration, the resulting dynamic response of the structure under investigation as well as the resulting damage. Validation of numerical simulation requires the spatially resolved acquisition of all these parameters in real time. In this paper we present a set of measurement techniques and discuss their suitability for monitoring reinforced ...
Assessing the Applicability of Lanthanide-Based Upconverting Nanoparticles for Optically Monitoring Cement Hydration and Tagging Building Materials
Chemically stable, lanthanide-based photon upconversion micro- and nanoparticles (UCNPs) with their characteristic multicolor emission bands in the ultraviolet (UV), visible (vis), near-infrared (NIR), and short-wave infrared (SWIR) arepromising optical reporters and barcoding tags. To assess the applicability of UCNPs for the monitoring of early stage cement hydration processes and as authentication tags for cementitious materials, we screened the evolution of the luminescence of Selfmade core-only NaYF4:Yb,Er UCNPs and commercial μm-sized Y2O2S:Yb,Er particles during the first stages of cement hydration, which largely determines the future properties of the hardened material. Parameters explored ...
Perspective article: Multisectoral considerations to enable a circular economy for plastics
Plastics are widely used but improper disposal and release lead to increasing global pollution, threatening environmental and human health. To address this issue, we suggest intersectoral collaboration to achieve zero plastic pollution. The outcomes of the project P-LEACH demonstrated the enormous complexity and range of potential toxic effects of plastic-associated chemicals and micro-/nanoplastics released into water from UV-weathered plastics. We initiated an intersectoral dialogue amongst scientists, manufacturers, regulators and representatives of civil society about how to alleviate the negative impacts of plastic pollution. Circular economy offers a framework for selecting non-toxic chemicals ...
Complete protection of NIR-luminescent molecular rubies from oxygen quenching in air by L-arginine-mediated silica nanoparticles
The application of emerging luminophores such as near-infrared (NIR) emissive complexes based on earth-abundant chromium as central ion and triplet-triplet annihilation upconversion (TTA-UC) systems in air as optical reporters for bioimaging or photonic materials for energy conversion requires simple and efficient strategies for their complete protection from uminescence quenching by oxygen. Therefore, we explored the influence of sol–gel synthesis routes on the oxygen protection efficiency of the resulting core and core/shell silica nanoparticles (SiO2 NPs), utilizing the molecular ruby-type luminophores CrPF6 ([Cr(ddpd)2](PF6)3; ddpd = N,N'-dimethyl-N,N'-dipyridin-2-ylpyridin-2,6-diamine) ...
Simulations of ultrasonic guided wave scattering using the scaled boundary finite element method
This paper presents a numerical framework employing the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) for efficiently solving ultrasonic guided wave modal scattering problems and constructing scattering matrices (S-matrices). The framework integrates hierarchical octree meshing and an enhanced far field formulation. It incorporates boundary integrals, enabling an accurate representation of defect interactions with guided waves. Validation is performed using a benchmark test supported by an error estimation method based on energy balance. Two practical examples are used to showcase the simulation framework, where the scattering of guided waves with surface-breaking and subsurface cracks near rivet ...
Influence of Measurement Geometry and Blank on Absolute Measurements of Photoluminescence Quantum Yields of Scattering Luminescent Films
For a series of 500 μm-thick polyurethane films containing different concentrations of luminescent and scattering YAG:Ce microparticles, we systematically explored and quantified pitfalls of absolute measurements of photoluminescence quantum yields (Φf) for often employed integrating sphere (IS) geometries, where the sample is placed either on a sample holder at the bottom of the IS surface or mounted in the IS center. Thereby, the influence of detection and illumination geometry and sample position was examined using blanks with various scattering properties for measuring the number of photons absorbed by the sample. Our results reveal that (i) setup configurations where the scattering sample ...
Internal friction and energy dissipation during crack propagation in silicate glasses
To obtain a deeper insight into the nature of energy dissipation during crack propagation, the internal friction of 13 borosilicate, aluminosilicate, soda-lime, and lead-containing glasses, for which inert crack growth data are available in the literature, was measured using dynamic mechanical thermal analysis. For asymmetrically bent glass beams, the loss tangent tanδ was determined between 0.2 and 50 Hz at temperatures between 273 K and the glass transition temperature Tg. It was found that the area under the tanδ vs. T/Tg curve correlates with the crack growth exponent, n, in the empirical v ~ KIn relation between crack growth velocity, v, and stress intensity, KI. This correlation was most ...
GlasDigital: Data-driven workflow for accelerated glass development
Glasses stand out by their wide and continuously tunable chemical composition and large variety of unique shaping techniques making them a key component of modern high technologies. Glass development, however, is still often too cost-, time- and energy-intensive. The use of robotic melting systems embedded in an ontology-based digital infrastructure might overcome these problems. As part of the German research initiative MaterialDigital [1], the joint project GlasDigital took first steps in this direction combining all main components required for accelerated data driven glass development. For this purpose, a robotic high throughput glass melting system was equipped with inline sensors for process ...
“Oh no, it’s broken!” – How product functionality limits lifespan
Today a large variety of products with various features and designs are available for consumers. In addition to the main functions of a product, there are more and more additional functions, especially for electrical and electronic appliances. This means that looking for the right product may require extensive research by consumers and does not always lead to a sense of making an informed purchase decision. The wide variety of designs and functions can overwhelm consumers. This creates uncertainty and might lead to overrate products functionality and thus significantly shorten the service lifetime of appliances. Furthermore, the environmental impact of such functions is usually unclear, and can ...
“From Saul to Paul” - Urban Pests in Cultural Entomology
Harmful insects like clothes moths and termites occurring in the synanthropic environment are considered pests which need to be controlled. However, human culture has also always widely utilized them as central characters in philosophy, in classic and modern world literature, in music and arts, and much more. This article will highlight some recent exploitations of pest insects in Cultural Entomology. It will provide examples of pieces of art and ephemeral displays with clothes moths and termites as protagonists. The insects´ destructive nature on textiles or wood was turned around to a process of creation with aesthetic, philosophical and metaphoric messages, or simply for unique ways of entertainment ...
Wire-Print as a Sample Preparation Procedure Suitable for Accurate Morphological Characterization of Constituent Particles for Graphene-Related 2D-Materials
In this study we have systematically tested the efficacy of a new deposition procedure for graphene-related 2D materials (GR2M’s) from liquid suspension onto a substrate for quantitative analysis of their size and shape distribution with electron microscopy. The technique is an extension of the conventional drop-casting method, and we have designated it “wire-print” deposition. It consists of two steps, first one being usual drop-casting on a copper substrate and second one involving a thin copper wire with a sub-mm diameter being dipped into the deposited droplet and retracted with a corresponding half-spherical droplet attached on its tip and final deposition of this entire nL-amount of suspension ...
Lattice thermal conductivity on argyrodite compounds Ag8TS6 (T= Si, Ge and Sn): Experimental and full ab initio approach
Thermoelectric materials offer a promising solution for energy conservation and environmental protection by addressing the significant heat waste in energy production. These innovative materials have the ability to directly convert heat into electricity and vice versa. Here, we have studied the family of Ag8TS6 (T= Sn, Ge, S) by combining experimental and theoretical approaches. We investigated their structural, vibrational and thermodynamic properties employing the Local Orbital Basis Suite Towards Electronic-Structure Reconstruction (LOBSTER), density-functional theory (DFT) and lattice dynamics computations included in the automated workflows in atomate2 software. These structures exhibit ...
Building Confidence in Hydrogen Technology with BAM: Expertise, Testing & International Collaboration in Hydrogen Safety
This presentation introduced BAM’s mission-driven approach to advancing hydrogen safety within the broader context of energy transition. As a federal institute under the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, BAM contributes to public safety through research, testing & advisory functions. The talk highlighted BAM’s key competencies in hydrogen safety, including (but not limited to) safety testing of composite pressure vessels, LH2, probabilistic lifetime assessment based on destructive and (future) non-destructive testing, operational safety monitoring technologies, Digital Calibration Certificates (DCC) for traceability and quality assurance, unique infrastructure and large-scale ...
Framework Materials for the Electrocatalytic Reduction of Nitrate to Ammonia
The electrocatalytic reduction of nitrate to ammonia offers a sustainable alternative to the energy-intensive Haber-Bosch process while simultaneously addressing the pressing issue of nitrate pollution in water sources. Developing efficient catalysts for this reaction is therefore vital for both environmental remediation and green ammonia production. Framework materials such as metal-organic frameworks (MOFs), covalent organic frameworks (COFs), and coordination polymers present an emerging class of electrocatalytic materials due to their high surface area, tunable porosity, and structural modularity. Their ability to incorporate diverse metal centers and functional groups makes them promising ...
Effects of polysaccharide rheology modifying admixtures on early hydration of Portland cement and LC3
The construction sector accounts for 40% of global carbon emissions, and its impact is set to rise as growing populations drive increased construction activity, particularly in the Global South. In Africa, where cement is expensive and urban growth is rapid, innovative, locally tailored solutions are urgently needed. To address this environmental challenge, a common approach is to use limestone-calcined clay cement (LC3), which allows for approximately 50% clinker reduction with equivalent performance to OPC. However, LC3 often presents challenges in terms of fresh concrete properties due to its influence on rheological properties. This paper proposes the use of gum Arabic (GA), a polysaccharide ...
Key points in compressed hydrogen storage
This presentation highlights some key points in hydrogen safety related to compressed HYDROGEN STORAGE. It explains some needs concerning the Market ramp-up: cost and safety related aspects like Risk-control by consequence and/or frequency limitation. Other aspects are the optimization of design and test standards by using Monte-Carlo based assessments and the Generation of probabilistic data as input for risk management tools during the design type approval and periodic inspection. Further safety aspects of design and manufacturing have to be taken into account as well as aspects of operational safety with material degradation, non-destructive testing and appropriate tools for operational files ...
A Comprehensive Numerical Study of the Behaviour of an LH2 Storage Tank in the Event of a Fire
As the world moves towards green energy production, effective storage and transportation solutions become essential. To support this transition, energy carriers with minimal or zero environmental impact are required. Liquified hydrogen represents a promising candidate due to its emissions-neutral properties. However, its highly flammable nature necessitates adherence to strict safety codes and standards. Storing hydrogen often requires advanced super-insulation materials. To enhance the safety of cryogenic hydrogen storage tanks under extreme conditions, such as those encountered during fire accidents, it is crucial to understand the thermal behaviour of the tank. Predicting pressurization and ...
Energiesicherheit - Digitale Werkzeuge in der Sicherheitsüberwachung
Es werden zwei Aspekte der Energiesicherheit aus grünen Quellen vorgestellt: Zum einen die "Digitale Qualitätsinfrastruktur am Beispiel einer Tankstelle" und zum anderen die "Digitale Zulassung von Speichern und Lebensdauerüberwachung". Der erste Teil zeigt Details der verfügbaren und geplanten Hardware und der darauf bezogenen Aufgaben und Software zum Reallabor Wasserstofftankstelle. Hierbei geht um die Ziele verbesserter Sicherheit, Verlässlichkeit und Wirtschaftlichkeit durch Digitalisierung, Automatisierung und Intelligente Systeme. Der zweite Teil stellt neue Werkzeuge für den Lebenslauf der Speicherelemente vor: Stichprobenprüfung, digitale Werkzeuge in der Speicherprüfung, Speicherzulassung ...
Reliable physico–chemical characterisation of graphene-related and other 2D materials: present and future
In the path of commercialisation of graphene-related and other 2D materials the consolidation has begun. In this phase, it is important to build trust between the individual partners in the product value chain. This requires trustworthy statements based on reliable and reproducible material characterisation. The first steps have been taken to measure graphene and other related 2D materials (GR2Ms) under well-defined conditions. Measurands and protocols for key methods were made available for this purpose. But there are still some challenges to overcome such as (i) reference materials, (ii) reference data, (iii) reproducibility throughout the workflow, (iv) credible structure-activity relationships ...
Der systematische Einsatz der Monte-Carlo-Simulation in der Normung
Im Rahmen der Energiewende erfahren viele Produkte einen umfassenden Markthochlauf. Hierzu müssen neue Technologien entwickelt oder bestehende in kurzer Zeit angepasst werden. Das macht sie besonders anfällig für Zwischenfälle und nachfolgenden Akzeptanzverlust. Zu vermeidende Zwischenfälle hängen oft von den deterministischen Mindestanforderungen in Norm und Recht ab, die erfahrungsbasiert entwickelt wurden. Hier ist die Monte-Carlo-Simulation eine wertvolle Hilfe. Sie erlaubt, auf der Basis von wenigen ermittelten Daten zu bewerten, welche statistische Wirkung aus einer Mindestanforderung resultiert und was angepasst werden muss, um die im Zuge eines Markthochlaufes relevanten Zielgrößen zu ...
Toward sustainable and hydrogen compatible sealing materials
As sealing components, polymeric materials are used in a wide range of applications e.g. as O-rings and piston rings in high-pressure and/or cryogenic hydrogen. For these extreme demanding application, PTFE or PPS based materials are often used as high-performance polymer matrix. This project aims to provide a safe and sustainable sealing solutions for hydrogen applications. New materials with improved sustainability were investigated and compared with conventional grades. Tests were performed in hydrogen over a wide range of temperature and pressure (0.1 MPa to 40 MPa, and 100°C down to -150°C) at Kyushu University and BAM using a pin-on-disk apparatus in a continuous sliding motion. Polymer ...
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Study on the determination and the assessment of the residual stress in laser powder bed fused stainless steel structures
Additive manufacturing processes offer extensive advantages for the design freedom of structures through layer-by-layer production. This enables high weight savings as well as the integration of functions such as cooling channels. This technology thus offers great potential to contribute to a sustainable future. The pioneer among these manufacturing processes is the powder bed fusion of metals with laser beams (PBF-LB/M). This process is characterised by high laser scanning speeds and highly localised heat input, which have a strong effect on the microstructure and thus also on the mechanical properties. For example, the austenitic steel 316L exhibits a cellular structure at the subgrain level ...
Zur Analyse der Eigenschaftsdegradation und des Bindungsverhaltens von Wasserstoff in höherfesten Feinkornbaustählen
Der Stahlbedarf in Deutschland wird maßgeblich neben dem Automobilsektor vom Maschinenbau und allgemeinen Bauwesen geprägt. In diesen Segmenten werden qualitativ hochwertige Stähle mit höchsten Ansprüchen an Festigkeit, Verformungsfähigkeit, schweißtechnische Verarbeitung und sicherheitsrelevante Aspekte gestellt. Wichtige Vertreter, welche diesen Ansprüchen gerecht werden, sind die heutigen modernen höherfesten FKB. Aus der Entwicklung dieser Stähle kristallisierten sich in den letzten Jahrzehnten verschiedene Legierungskonzepte und Herstellungsrouten heraus. Dem liegt neben essentiellen Eigenschaften, z.B. Streck- und Zugfestigkeit, noch weitere Anforderungen, bspw. Kaltumformbarkeit, Kerbschlagzähigkeit ...
Verbesserung der Übertragbarkeit von Erstarrungsrissprüfungen nach dem MVT-Verfahren durch Digitalisierung der Probenauswertung
Zur Prüfung der Erstarrungsrissanfälligkeit von Werkstoffen existiert eine Vielzahl von Prüfverfahren, die jedoch oft nur in ihren Grundzügen standardisiert sind. Ein Beispiel ist der an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung entwickelte und angewendete Modifizierte Varestraint-/Transvarestraint-Test (MVT), der eine von vielen Umsetzungen des Varestraint-Verfahrensprinzips darstellt. Hierbei werden durch Biegung während des Schweißens gezielt Erstarrungsrisse erzeugt und anschließend lichtmikroskopisch vermessen. Die Ergebnisse von Varestraint-Prüfungen charakterisieren jedoch nicht allein das Werkstoffverhalten, sondern sind in hohem Maße von der Konstruktion der jeweiligen Prüfmaschine ...
Einfluss fertigungsbedingter Imperfektionen auf die Schwingfestigkeit von FKV-Schalenstrukturen in Sandwichbauweise
Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) weisen häufig nach wenigen Jahren, lange vor dem Erreichen der prognostizierten Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren Risse in der Blattschale auf. Die Folge sind aufwendige Reparaturen am installierten und schwer zugänglichen Rotorblatt und der kostenintensive Nutzungsausfall durch den Stillstand der WEA. Als mögliche Initiatoren für die Schäden in der Blattschale der Rotorblätter gelten fertigungsbedingte Imperfektionen. Für die Untersuchung des Einflusses dieser Imperfektionen auf das Ermüdungsverhalten der Rotorblätter wurde an der BAM (Bundesanstalt für Mate-rialforschung und -prüfung) ein Prüfstand für statische und zyklische Versuche von Schalensegmenten ...
Ermüdungsverhalten von Glasfaser-Kunststoff-Verbunden unter thermomechanischer Beanspruchung
Die Werkstoffgruppe der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) hat sich aufgrund ihrer hervorragenden Leichtbaueigenschaften unter anderem im Sportgerätebau, in der Luft- und Raumfahrt und in der Windenergieindustrie etabliert. Die so hergestellten Strukturen sind in der Regel nicht nur mechanischen Belastungen, sondern auch thermischen Lasten in einem breiten Temperaturspektrum ausgesetzt. Dennoch ist die Auswirkung des Temperatureinflusses bei einer Kombination von thermischer und mechanischer Last auf die Lebensdauer von Strukturen aus FKV bisher nur wenig untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss von Temperaturen zwischen 213 K und 343 K auf einen Glasfaser-Epoxidharz-Verbund experimentell ...
Time-variant reliability of deteriorating structural systems conditional on inspection and monitoring data
The current practice of operating and maintaining deteriorating structural systems ensures acceptable levels of structural reliability, but it is not clear how efficient it is. Changing the current prescriptive approach to a risk-based approach has great potential to enable a more efficient management of such systems. Risk-based optimization of operation and maintenance strategies identifies the strategy that optimally balances the cost for controlling deterioration in a structural system with the achieved risk reduction. Inspections and monitoring are essential parts of operation and maintenance strategies. They are typically performed to reduce the uncertainty in the structural condition and ...
Kontinuumsmechanische Werkstoffmodelle zur numerischen Simulation von Stahlbauteilen im Brandfall
Das nichtlineare und geschwindigkeitsabhängige Materialverhalten von Stahl wird besonders bei hohen Temperaturen sichtbar. Für Finite-Elemente-Simulationen von Stahlkonstruktionen im Brandfall sollte aus diesem Grund plastisches und geschwindigkeitsabhängiges Materialverhalten beschrieben werden. Die vorliegende Arbeit betrachtet unter diesem Aspekt bisherige Materialuntersuchungen und macht Vorschläge für dreidimensionale Materialmodelle mit entsprechenden Eigenschaften. Es werden zunächst die phänomenologischen Eigenschaften von Baustahl anhand einer Literaturrecherche analysiert, wobei verstärkt auf Untersuchungen des Materialverhaltens bei Belastungen und Aufheizprozessen, wie sie im Brandfall ...
The measurement- and model-based structural analysis for damage detection
The present work is intended to make a contribution to the monitoring of civil engineering structures. The detection of damage to structures is based on the evaluation of spatially and temporally distributed hybrid measurements. The acquired data can be evaluated purely geometrically or physically. It is preferable to do the latter, since the cause of damage can be determined by means of geometrical-physical laws in order to be able to intervene in time and ensure the further use of the structures. For this reason, the continuum mechanical field equations in conjunction with the finite element method and hybrid measurements are combined into a single evaluation method by the adjustment calculation ...
Zerstörungsfreie Prüfung mit photonenzählenden und spektralauflösenden Röntgenmatrixdetektoren am Beispiel von Werkstoffverbunden
Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Eigenschaften der photonenzählenden und spektralauflösenden Detektortechnik und möglichen Anwendungsgebieten in der zerstörungsfreien Prüfung. Dabei wurden konventionelle und photonenzählende Detektortechniken hinsichtlich der Bildqualität und Anwendbarkeit bei unterschiedlichen Prüfaufgaben verglichen und untersucht, inwiefern sich die Energieschwellwertsetzung auf die erreichbare Bildqualität und eine Materialdiskriminierbarkeit bei verschiedenen radiographischen Verfahren auswirkt. Anhand von Anwendungsbeispielen wurden diese Eigenschaften und deren Auswirkung auf das Messergebnis analysiert. Neben der Radiographie wurden auch dreidimensionale Verfahren ...
Untersuchungen zur Brandentstehung und Brandausbreitung in Wohnungen
Zur Bedarfsplanung von Feuerwehren in Städten in der Bundesrepublik Deutschland wurden im Jahr 1998 die Qualitätskriterien Hilfsfrist, Funktionsstärke und Erreichungsgrad für ein standardisiertes Schadensereignis erarbeitet. Das standardisierte Schadensereignis basiert auf Ergebnissen der O.R.B.I.T.-Studie aus dem Jahr 1978. Der dort dargestellte Rauchgas-temperaturverlauf für einen standardisierten Wohnungsbrand stellt Ergebnisse von Brandversuchen in einer Wohnung aus dem Jahr 1939 dar. Die zur Untersuchung herangezogenen Einrichtungsgegenstände bestanden dabei überwiegend aus cellulosehaltigen Materialien wie Holz und Papier. Die zunehmende Verwendung von Werkstoffen auf der Basis von Holz ...
Wärmeführung und Beanspruchung von hochfesten Verbindungen mit LTT-Schweißzusatzwerkstoff
Bestrebungen zum Leichtbau sowie höhere Anforderungen an das ertragbare Lastkollektiv führen in der Auslegung von Schweißkonstruktionen zunehmend zum Einsatz hochfester Feinkornbaustähle. Ohne Anwendung kostenintensiver Nachbehandlungsverfahren ist die Lebensdauer hochfester Schweißverbindungen unter wechselnder zyklischer Beanspruchung jedoch limitiert. Neben der geometrischen Kerbe sind schweißbedingte Gefügeveränderungen und die Höhe und die Verteilung von Schweißeigenspannungen für die Eigenschaften von Schweißverbindungen von erheblicher Bedeutung. Sogenannte LTT-Zusatzwerkstoffe bieten eine äußerst lukrative Möglichkeit, die resultierenden Schweißeigenspannungen bereits während des Schweißens ...
Analyse, Charakterisierung und Modellierung der Gasleckageraten repräsentativer Bauarten von Gefahrgutverpackungen
Derzeit existieren für Gefahrgutverpackungen in den internationalen Gefahrgutvorschriften keine Festlegungen für quantitative Grenzleckageraten, die sich an Sicherheitsbetrachtungen während der Beförderung orientieren. Für die Dichtheitsprüfung im Rahmen der Bauartzulassung von Gefahrgutverpackungen für flüssige Füllgüter ist das Standardprüfverfahren das Eintauchverfahren in Wasser („Bubble Test“). Hierbei handelt es sich um ein lokalisierendes Prüfverfahren. Seine Anwendung lässt keine quantitative Aussage darüber zu, ob unter Beförderungsbedingungen aufgrund von strömungsbedingter Stofffreisetzung durch Leckstellen der Gefahrgutverpackungen die Gefahr der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre ...
Schädigungscharakterisierung an Faser-Kunststoff-Verbunden im Schwingversuch mittels Röntgenrefraktionstopographie unter Berücksichtigung der Matrixeigenschaften
In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Epoxidharzsysteme charakterisiert. Zwei Systeme mit großen bruchmechanischen Unterschieden wurden zur Fertigung äquivalenter GFK- und CFK-Laminate mit Faserausrichtungen in 0/90° und ±45° ausgewählt. In quasi-statischen Zugversuchen und Einstufenschwingversuchen mit einem Beanspruchungsverhältnis von R= 0,1 wurden diese Laminate hinsichtlich ihres Schädigungsbeginns und ihrer Schädigungsentwicklung untersucht. Die Detektion der Schädigungen sowie die Dokumentation der Schädigungsentwicklung wurde anhand der Lichtabsorptionsanalyse an GFK-Laminaten und anhand der Röntgenrefraktionsanalyse an CFK-Laminaten umgesetzt. Auf diese Weise konnten Einflüsse ...
Identification of the state of stress in iron and steel truss structures by vibration-based experimental investigations
Safety evaluation of truss structures depends upon the determination of the axial forces and corresponding stresses in axially loaded members. Due to presence of damages, change in intended use, increase in service loads or accidental actions, structural assessment of existing truss structures is necessary. This applies particularly to iron and steel trusses that are still in use, including historic and heritage monuments. Precise identification of the stresses plays a crucial role for the preservation of historic trusses. The assessment measures require non–destructiveness, minimum intervention and practical applicability. The axial forces in truss structures can be estimated by static calculations ...
Hydrogen assisted cracking and transport studied by ToF-SIMS and data fusion with HR-SEM
For almost 150 years it is known that hydrogen has a deleterious effect on the mechanical properties of metallic components. Nowadays, the problem of hydrogen assisted degradation is highly relevant in energy related fields due to the massive use of steel as a structural component in these applications and its sensitivity to hydrogen. Since the discovery of hydrogen assisted cracking (HAC), researchers studied intensively and suggested possible explanations and mechanisms in order to define how hydrogen is affecting the material. In general, it is considered that hydrogen changes the mechanical properties more in terms of ductility (deformation capacities) than in strength (load capacities). ...
Entwicklung immunchemischer Methoden zur Spurenanalytik der Sprengstoffe Nitropenta und Trinitrotoluol
Pentaerythrityltetranitrat (PETN), ein in jüngster Vergangenheit häufig von Terroristen verwendeter Sprengstoff, ist äußerst schwer zu detektieren. Ein verbesserter Antikörper gegen PETN wurde durch Anwendung des Konzepts des bioisosteren Ersatzes entwickelt,indem ein Nitroester durch einen Carbonsäurediester ersetzt wurde. Biostere Moleküle haben eine ähnliche Struktur wie die Referenzsubstanz und zeigen eine vergleichbare biologische Wirkung. Dieser Ansatz führte zu polyklonalen Antikörpern mit extrem guter Selektivität und Sensitivität. Die Nachweisgrenze des Enzyme-Linked Immunosorbent Assays (ELISAs) beträgt 0,15 μg/L. Der Messbereich des Immunassays liegt zwischen 1 und 1000 μg/L. Die Antikörper ...
Thermomechanisches Verhalten von semikristallinem Polyester-Urethan
Formgedächtnispolymere werden durch thermomechanische Vorbehandlung, die Programmierung, in eine temporäre Form überführt. In die Ursprungsform kehren sie dann erst nach externer Stimulierung, durch Auslösen des Formgedächtniseffekts, wieder zurück. Um diesen Effekt zu optimieren, werden in dieser Arbeit thermomechanische Designoptionen analysiert und Stellschrauben der Programmierung diskutiert. Quantifiziert wird das Materialverhalten eines physikalisch vernetzten Polyurethans mit semikristalliner Polyester-Weichsegmentphase (PEU) in thermomechanischen Messungen, in denen das Polymer Dehnungen bis über 1000% fixiert. Deformationen im breiten Schmelzübergangsbereich der Weichsegmentphase ermöglichen ...
Numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung an Eisenbahnfahrwegen und ihre Anwendung im Brückenübergangsbereich
Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung von Eisenbahnfahrwegen, die auch für Fahrwege mit einer Diskontinuität einsetzbar ist. Der Fokus wurde hier auf Fahrwege mit einem Brückenbauwerk gelegt, weil es an den Übergängen zu einer erhöhten Beanspruchung kommt. Daher wurde für den Fahrweg mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) ein dreidimensionales Modell mit einer Lösung im Zeitbereich entwickelt, das die wesentlichen Elemente des Schienenverkehrs, das Fahrzeug, den Fahrwegoberbau und den Untergrund, enthält. Aufgrund der unendlichen Ausdehnung des Untergrundes wurde für den Rand des endlichen FE-Gebiets, die sogenannte ...
Immunochemical determination of caffeine and carbamazepine in complex matrices using fluorescence polarization
Pharmacologically active compounds are omnipresent in contemporary daily life, in our food and in our environment. The fast and easy quantification of those substances is becoming a subject of global importance. The fluorescence polarization immunoassay (FPIA) is a homogeneous mix-and-read format and a suitable tool for this purpose that offers a high sample throughput. Yet, the applicability to complex matrices can be limited by possible interaction of matrix compounds with antibodies or tracer. Caffeine is one of the most frequently consumed pharmacologically active compounds and is present in a large variety of consumer products, including beverages and cosmetics. Adverse health effects of ...
Microstructure-property relationship in microalloyed high-strength steel welds
High-strength steels are favoured materials in the industry for production of safe and sustainable structures. The main technology used for joining the components of such steel is fusion welding. Steel alloy design concepts combined with advanced processing technologies have been extensively investigated during the development of High-Strength Low-Alloy (HSLA) steels. However, very few studies have addressed the issue of how various alloy designs, even with limited microalloy addition, can influence the properties of high-strength steel welds. In high-strength steel welding practices, the challenges regarding microstructure evolution and the resulting mechanical properties variation, are of ...
Zuverlässigkeitsanalyse von digitalen Radiographie-Systemen bei der Prüfung von realen Materialdefekten
Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist aus solchen Bereichen unseres Lebens nicht mehr wegzudenken, in denen Schäden mit hohen Folgekosten oder Gefährdungen von Menschenleben entstehen können (Beispiele: Transportwesen, Energieerzeugung, Chemieindustrie). In der Praxis kann ein Prüfsystem an seine Grenzen geraten, z.B. bei kleinen Defekten. Defekte mit kritischer Größe werden möglicherweise nicht detektiert. Daher müssen probabilistische Bewertungsverfahren das Prüfsystem beschreiben. Es wird eine objektive Qualitätskennzahl gesucht, auf deren Basis die Anwendbarkeit der Prüfmethode definiert werden soll. Die Auffindwahrscheinlichkeit (engl. probability of detection - POD) erfüllt diese Anforderung ...
Instrumental analysis, metabolism and toxicity of cis- and trans-zearalenone and their biotransformation products
Trans-Zearalenone(ZEN)is a non-steroidal estrogenic mycotoxin which frequently contaminates cereal grains worldwide. Ingestion of food and feed containing ZEN causes numerous mycotoxicoses in animals and possibly humans with pronounced estrogenic effects. Due to the trans-configurated double bond, ZEN isomerizes to the cis-configuration upon the influence of light. This work investigates the instrumental analysis, metabolism and toxicity of ZEN and cis- ZEN. The first part focused on the determination of ZEN in edible oils. Due to a maximum level of 400 µg/kg ZEN in the European Union (EU), reliable analytical methods are needed. A comprehensive method comparison proved dynamic covalent hydrazine ...
Konzept zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbewertung des Abbruchs und der Aufbereitung von Mauerwerk
Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein methodisches Konzept zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbewertung des Abbruchs und der Aufbereitung von Mauerwerk bereitgestellt. Das Bewertungskonzept ermöglicht einen ganzheitlichen Vergleich verschiedener Szenarien für den Abbruch und die Aufbereitung von Mauerwerk unter Berücksichtigung der Anwendung von Mauerwerkbruch und aussortierter Fremdstoffe zur Verwertung. Es kombiniert die Kosten-Wirksamkeitsanalyse, die Stoffflussanalyse, die Ökobilanzierung, die Betrachtung sozialer Aspekte und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Materialqualitäten. Das Bewertungskonzept basiert im Kern auf der Kosten-Wirksamkeitsanalyse ...
Hydrogen Diffusion and Effect on Degradation in Welded Microstructures of Creep-resistant Low-alloyed Steels
Low-alloyed heat-resistant steels have a fundamental contribution to the currently applied steel grades in pressurized and temperature loaded components like membrane walls(water walls)or pressure vessels. Here, the main advantages of the low-alloy concept can be used in terms of superior high temperature mechanical properties, workability and decreased amounts of expensive alloy elements. The main challenge for the future is to further increase the power plant thermal efficiency independent of the type of power plant concept, i.e. fossil-fired or nuclear power plant, where the material selection can directly affect reduction of CO2 emissions. In power plant design, welding is the most applied ...
Naturmessungen und numerische Simulationen zur Untersuchung von Freileitungsseilen im natürlichen Wind
Für Tragmasten von Freileitungen ist meist die Windeinwirkung bemessungsrelevant. Mit den großen Spannweiten der Hochspannungsebene trägt dabei die Windeinwirkung auf die Leiterseile einen maßgebenden Anteil zur Gesamtbeanspruchung dieser Tragstrukturen bei. Daher ist es offensichtlich, dass das Tragverhalten der Freileitungsseile eine wichtige Rolle für die zuverlässige Bemessung bei Neubauten oder der Bewertung der Zuverlässigkeit des Bestands spielt. Hierfür sind insbesondere die Extremwindereignisse, das sog. 50-Jahres-Windereignis von Bedeutung. Bei diesen hohen Windgeschwindigkeiten treten vor allem windinduzierte Schwingungen der Leiterseile auf. Die für die Bemessung herangezogenen Konzepte ...
Die vollständige Bibliografie finden Sie im Publikationsserver der BAM (PUBLICA).
BAM Report 2024/25 - Fortschritt mit Sicherheit!
BAM Report 2023/24 - Sicherheit braucht Vielfalt
BAM Report 2022/23 - Transformation gemeinsam gestalten
BAM Report 2021/22 - Sicherheit im Wandel
Liebe Leser*innen, wir stehen an der Schwelle einer globalen Transformation, des Aufbruchs in ein neues Zeitalter. Deutschland hat sich verpflichtet, bis 2045 das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen, und stellt sich damit der Verantwortung, die Erderwärmung in vertretbaren Grenzen zu halten. Der Weg zu einer CO₂-neutralen Zukunft wird nur mit sicheren Technologien und Innovationen möglich sein. Der Koalitionsvertrag der neuen Bundesregierung betont in seiner Präambel, dass "dieser Fortschritt auch mit einem Sicherheitsversprechen einhergehen muss". Unsere Expertise als Ressortforschungseinrichtung des Bundes mit dem Auftrag, Sicherheit in Technik und Chemie zu gewährleisten, ist daher ...
BAM Report 2020/21 - 150 Jahre Wissenschaft mit Wirkung
BAM Report 2019
BAM Report 2017/2018
BAM Report 2016/2017
Jahresbericht 2015
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Annual Report 2002/2003