Forschungszentrum für Sensormaterialien und Sensorsysteme »MatBeyoNDT«

Willkommen auf der Internetseite der Forschungsgruppe »MatBeyoNDT« am Fraunhofer IZFP

Wir sind ein interdisziplinäres Team aus Materialwissenschaftlern, Elektronikern und Softwareentwicklern und beschäftigen uns mit Methodenentwicklung für neue Anwendungen von physikalischen Sensorsystemen von der Materialcharakterisierung bis zur Nutztierhaltung. Unsere Kernkompetenz ist die angepasste Entwicklung von physikalischen Messsystemen von der Materialwechselwirkung über die Datenverarbeitung bis zum praxistauglichen Testsystem.Lernen Sie auf den folgenden Seiten mehr über unser Team, unsere Forschungsthemen und laufende geförderte Forschungsvorhaben. Zögern Sie nicht, uns bei Interesse zu kontaktieren.

Über zwei Drittel aller technischen Innovationen gehen direkt oder indirekt auf neue Materialien zurück. Der Materialwissenschaft kommt daher aufgrund stetig höher werdender Anforderungen an die einzusetzenden Materialien eine Schlüsselrolle zu, um den steigenden Ansprüchen und Funktionen kommerziell verfügbarer Produkte in der Industrie gerecht werden zu können.

In vielen industriellen Bereichen und bei der Produktion von Konsumgütern bewegt man sich immer weiter weg von unspezifisch einsetzbaren hin zu individuellen, an spezielle Anwendungen angepassten Lösungen. Diese Entwicklung wirkt sich unmittelbar auf die Art und Komplexität der Materialien und dementsprechend auch auf den Prozess der Materialentwicklung aus. Neben den Standard-Materialeigenschaften stehen heute auf Laborebene bereits viele weitere Möglichkeiten zur Verfügung, um Einfluss auf das Materialverhalten zu nehmen. Mit steigender Komplexität der Materialien wachsen auch die Anforderungen an Charakterisierungsmethoden, um diese zu beschreiben und deren industriellen Einsatz zu ermöglichen.


Fraunhofer IZFP-Forschungszentrum »MatBeyoNDT« 

Am Fraunhofer IZFP werden die bekannten zerstörungsfreien Prüfverfahren auf die Veränderungen im Umfeld industrieller Prozesse vorbereitet. Dies geschieht zum einen durch eine ganzheitliche Betrachtung des Lebenszyklus eines Produktes und der Rolle, die zerstörungsfreie Verfahren darin spielen. Dabei werden alle Daten, die Prozesse und Zustände rund um das betrachtete Produkt als Informationsträger aufgefasst und genutzt. Des Weiteren stellt diese Betrachtungsweise neue Anforderungen an die Datenverarbeitung und an das Verständnis der Wechselwirkungsmechanismen der zerstörungsfreien Prüfverfahren mit dem Produkt und seiner Umwelt.

Um die Komplexität der Materialinnovationen abbilden zu können, müssen sich auch die Methoden für deren Charakterisierung weiterentwickeln. Um die Materialien zu verstehen, kann nicht nur ein einzelnes, sondern muss eine Kombination mehrerer Prüfverfahren zum Einsatz kommen, die zusammen mit fortgeschrittenen computerbasierten Methoden zur Datenverarbeitung Aufschluss über komplexe Materialien geben oder zur Entwicklung neuer Sensormaterialien führen.

MatBeyoNDT begleitet von ersten Laboruntersuchungen bis zur großindustriellen Qualitätssicherung die Entwicklung der zukünftigen Materialinnovationen. Auf diese Weise werden Bedürfnisse an Prüfmethoden ermittelt und so weiterentwickelt, dass sie als industrietaugliche Prüfsysteme vermarktet werden können. Dies trägt dazu bei, dass komplexere Materialien wie programmierbare Werkstoffe vermehrt in der Industrie zum Einsatz kommen können.

Während die Gruppe MatBeyoNDT sehr breit aufgestellt ist und mit der Methodenentwicklung eine Vielzahl von interessanten Projekten im Bereich der Materialien mit 3D-Architektur anstrebt, werden zwei globale Themen die Gruppe in den nächsten Jahren besonders prägen: Additive Fertigungsverfahren dominieren die Art und Weise, wie 3D-strukturierte Materialien hergestellt werden und die Digitalisierung in der Materialwissenschaft wird bestimmen, wie in Zukunft mit Daten, die Materialien und Prozesse beschreiben, umgegangen wird.

 

Fraunhofer-Förderprogramm »Attract« – Von der Idee zur Innovation

Die Forschungsgruppe MatBeyoNDT wird von der Fraunhofer-Gesellschaft innerhalb des Fraunhofer-Programm »Attract« gefördert. Dieses Programm bietet hervorragenden externen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Möglichkeit, ihre Ideen innerhalb eines optimal ausgestatteten Fraunhofer-Instituts marktnah in Richtung Anwendung voranzutreiben. Der Wissenschaftlerin oder dem Wissenschaftler steht über 5 Jahre ein Budget von max. 2,5 Millionen Euro zur Verfügung, um eine Gruppe aufzubauen und zu leiten. Ziel ist es, das jeweilige Forschungsthema auf Grundlage der persönlichen Expertise auch über die Förderdauer hinweg zu verstetigen und damit zur Zukunftsstrategie des entsprechenden Instituts beizutragen.

 

Akustische Methoden für Metamaterialien

Entwicklung zerstörungsfreier Charakterisierungsverfahren zur Bestimmung der akustischen Eigenschaften von Metamaterialien

 

Charakterisierung unter multimodaler Belastung

Entwicklung zerstörungsfreier in-situ Charakterisierungsverfahren zur Vorhersage des Schädigungszustandes

 

Datenmethoden für neue Sensorsysteme

Mehrwertschaffung in konventioneller Sensorik mittels intelligenter Datenverarbeitung

 

Kodierte Ultraschallmethoden/-applikationen

Optimierung bestehender ZfP-Verfahren hinsichtlich Schnelligkeit, Störsicherheit und Genauigkeit mittels kodiertem Ultraschall

 

Multimodale sensorbasierte Assistenzsysteme

 

Programmierbare Materialien und Metamaterialien

 

Pulvercharakterisierung für AM-Bauteile

Für eine Qualitätsverbesserung und Reduzierung der Nachbehandlung von additiv gefertigten Bauteilen sowie zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses

 

Überwachung von mechanischen und mikrostrukturellen Spannungszuständen

 

ZfP für dynamische Versuche an Metamaterialien

Entwicklung akustischer Messmethoden zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Metamaterialien

 

Dr.-Ing. Sarah Fischer

Leiterin Forschungszentrum »MatBeyoNDT«

 

Michael Becker

Wissenschaftlicher Projektleiter

Michael Ganster

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

 

Simon Herter

Doktorand

Bashar Ibrahim

Projektingenieur

Lea Sophie Kollmannsperger

Doktorandin

Rebecca Kose

Doktorandin

Marius Schäfer

Doktorand

Alina Ehre

Studentische Hilfskraft

Kshema George

Studentische Hilfskraft

Babak Golchoobian

Studentische Hilfskraft

Chinmay Joshi

Studentische Hilfskraft

Rachita Prasad

Studentische Hilfskraft

Monseej Purkayastha

Studentische Hilfskraft

Katrin Pusse

Studentische Hilfskraft

Valentina Restrepo

Studentische Hilfskraft

Aparnaa Santosh Bindu

Studentische Hilfskraft

Dana Marti

Praktikantin

Hier finden Sie bald mehr!

Hier finden Sie Publikationen der Gruppe »MatBeyoNDT« zurückreichend bis 2020.

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2024 Soft Tactile Coil-Based Sensor for Misalignment Detection of Adhesive Fibrillary Gripping Systems
Herter, Simon; Stopp, Philipp; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 Acoustic Nondestructive Characterization of Metal Pantographs for Material and Defect Identification
Boyadzhieva, Silviya M.; Kollmannsperger, Lea Sophie; Gutmann, Florian; Straub, Thomas; Fischer, Sarah
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2024 Evaluation of a Local Acoustic Resonance Method for Coating Thickness Determination on Stochastic Metal Hybrid Foams
Kollmannsperger, Lea Sophie; Kunz, Francesco; Becker, Michael; Jung, Anne; Fischer, Sarah C.L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 Simulation-based approach to estimate influencing factors on acoustic resonance spectra of additively manufactured mechanical metamaterials
Boyadzhieva, Silviya M.; Gutmann, Florian; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal- und Transversalwellen
Niwinski, Thomas Jerzy; Kraemer, Frank; Klein, Marcus; Oechsner, Matthias; Herter, Simon; Becker, Michael
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Design framework for programmable mechanical metamaterial with unconventional damping properties under dynamic loading conditions
Kaal, William; Becker, Michael; Specht, Marius; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Controlling Malleability of Metamaterials through Programmable Memory
Wenz, Franziska; Schönfeld, Dennis; Fischer, Sarah; Pretsch, Thorsten; Eberl, Christoph
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Characterization of Filigree Additively Manufactured NiTi Structures Using Micro Tomography and Micromechanical Testing for Metamaterial Material Models
Straub, Thomas; Fell, Jonas; Zabler, Simon; Gustmann, Tobias; Korn, Hannes; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Evaluation of the bi Wave Method for Ultrasound Preload Determination in the Field with Machine Learning
Herter, Simon; Becker, Michael; Fischer, Sarah
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Soft Tactile Coil-Based Sensor for Misalignment Detection of Adhesive Fibrillary Gripping Systems
Herter, Simon; Stopp, Philipp; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Influence of the Dross Formation of the Laser-Cut Edge on the Fatigue Strength of AISI 304
Bach, Julia; Zeuner, André; Wanski, Thomas; Fischer, Sarah; Herwig, Patrick; Zimmermann, Martina
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Influence of a Pronounced Pre-Deformation on the Attachment of Melt Droplets and the Fatigue Behavior of Laser-Cut AISI 304
Zeuner, André; Wanski, Thoma; Schettler, Sebastian; Fell, Jonas; Wetzig, Andreas; Kühne, Robert; Fischer, Sarah; Zimmermann, Martina
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Design and Manufacturing of a Metal-Based Mechanical Metamaterial with Tunable Damping Properties
Kappe, Konstantin; Wahl, Jan P.; Gutmann, Florian; Boyadzhieva, Silviya; Hoschke, Klaus; Fischer, Sarah
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Vorspannkraft-Monitoring mittels Ultraschallmethoden ohne Referenzmessung
Herter, Simon; Niwinski, Thomas; Klein, Marcus; Oechsner, Matthias; Becker, Michael
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Thermoresponsive Programmable Materials
Pretsch, Thorsten; Chalissery, Dilip; Schönfeld, Dennis; Walter, Mario; Andrä, Heiko; Wenz, Franziska; Eberl, Christoph; Weisheit, Linda; Ziervogel, Fabian; Fischer, Sarah
Vortrag
Presentation
2021 Machine Learning Based Preprocessing to Ensure Validity of Cross-Correlated Ultrasound Signals for Time-of-Flight Measurements
Herter, Simon; Youssef, Sargon; Becker, Michael M.; Fischer, Sarah C.L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Optimization of the Unambiguity of Cross-Correlated Ultrasonic Signals through Coded Excitation Sequences for Robust Time-of-Flight Measurements
Schäfer, Marius; Theado, Hendrik; Becker, Michael M.; Fischer, Sarah C.L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Sichere Offshore-Schraubenverbindungen - verlässliche Überwachung der Vorspannkraft mit Ultraschall
Herter, Simon; Niwinski, Thomas; Klein, Marcus; Becker, Michael M.
Bericht
Report
2020 Mechanical metamaterials on the way from laboratory scale to industrial applications: Challenges for characterization and scalability
Fischer, Sarah C.L.; Hillen, Leonie; Eberl, Chris
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Rückführbare Überprüfung von Ultraschall-Eigenspannungsprüfsystemen für klotzgebremste Eisenbahnräder am Beispiel des neuen UER-mobil Prüfsystems
Becker, Michael; Schuchhardt, Jörg
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2020 Nondestructive Characterization of Residual Stresses Using Micromagnetic and Ultrasonic Techniques
Rabung, Madalina; Amiri, Meisam; Becker, Michael M.; Kopp, Melanie; Tschuncky, Ralf; Veile, Ines; Weber, Fabian; Weikert-Müller, Miriam; Szielasko, Klaus
Aufsatz in Buch
Book Article
2018 Numerical study of resonant frequencies in multi-material microstructures excited by ultrasonic vibrations
Becker, Michael M.; Fischer, Sarah C.L.; Arzt, Eduard; Rabe, Ute
Konferenzbeitrag
Conference Paper
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

This list has been generated from the publication platform Fraunhofer-Publica

Hier finden Sie im Kontext von »MatBeyoNDT« verfasste Hochschul-Abschlussarbeiten

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Methodik zur praxisnahen Klassifikation von akustischen Signalen auf Basis von überwachten maschinellen Lernverfahren am Beispiel eines Schweinemastbetriebs
Bollmann, Katharina
Master Thesis
2022 Auslegung und Entwicklung einer verlustarmen Resonanzendstufe inklusive Messelektronik zur Steuerung der Temperatur bei induktiver Erwärmung
Weber, Daniel
Master Thesis
2022 Electronic Design of a Prototype for the Optical Characterization of Liquids and Prediction with a Rule-Based System
Tarazona Cordoba, Natalia
Master Thesis
2022 Optimierung eines REM-basierten hochauflösenden Röntgenmikroskops mittels Geant4-Simulation
Kollmannsperger, Lea Sophie
Master Thesis
2022 Optimization of Eddy Current Sensor for Proximity and Deformation Detection
Ibrahim, Bashar
Master Thesis
2022 Entwicklung einer Charakterisierungsmethode für Rohmaterialien von pulverbasierten additiven Fertigungsverfahren
Mathieu, Cedric
Master Thesis
2021 Acoustic Resonance Testing of Additively Manufactured Mechanical Metamaterials
Boyadzhieva, Silviya
Master Thesis
2021 Charakterisierung des Stoßverhaltens eines strömungsbasierten Dämpfungssystems als Modell für ein Metamaterial
Bollmann, Katharina E.
Bachelor Thesis
2020 Steigerung der Zuverlässigkeit der Laufzeitmessung mittels Machine Learning Algorithmen zur ultraschallbasierten Vorspannkraftbestimmung
Herter, Simon
Master Thesis
2020 Konzeption und Entwicklung eines Schülerpraktiums zur Vermittlung der Funktionsweise von zerstörungsfreien Verfahren zur Materialcharakterisierung
Stabel, Yolanda Flavia
Bachelor Thesis
2020 Applikation der elektrischen Widerstandsmessung zur Charakterisierung von komplexen metallischen Bauteilen
Posse, Marie-Theres
Bachelor Thesis
2020 Optimierung von korrelationsbasierten Verfahren zur Ultraschalllaufzeitmessung in Hinblick auf Störanfalligkeit und Mehrdeutigkeiten in der Signalauswertung durch Einsatz von "Coded Excitation"
Schäfer, Marius
Master Thesis
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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Laufende Forschungsprojekte

 

GecKI

KI-basierte Objekterkennung und adaptive Steuerung für intelligente, bioinspirierte Robotergreifsysteme zur Einbettung in Industrie 4.0-Umgebungen

 

Rail4Future

Verlässlichkeit zerstörungsfreier Prüfverfahren zur Ermittlung der Schienenlängsspannung im Gleis unter wechselnden Jahreszeiten und veränderlichen Prüfumgebungen

 

SmartPigHome

Entwicklung eines interaktiven Sensorsystems zur Erfassung von Tieraktivität zur intelligenten, gruppenspezifischen Optimierung der Stallumgebung in der Schweinemast

 

URBANIST

Entwicklung einer mobilen Applikation für nachhaltige Fortbewegung im urbanen Umfeld mittels Gamification-Ansatz und Echtzeit-Lebenszyklusanalyse

Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM

Materialien oder Materialverbünde, deren Struktur so aufgebaut ist, dass sich ihre Eigenschaften gezielt kontrollieren und reversibel ändern lassen.

Ausgelaufene Forschungsprojekte

 

FishSenseWell

Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von Aquakulturanlagen mittels maschinellen Lernens

Die Studierendenzahlen im Bereich der MINT-Fächer sind in den letzten Jahren leider stark zurückgegangen. Und das, obwohl nach wie vor ein großes Angebot offener Stellen auf dem Arbeitsmarkt zur Verfügung steht. Doch woher sollen Schülerinnen und Schüler wissen, dass über die klassischen naturwissenschaftlichen Fächer, wie Mathematik, Physik, Chemie und Biologie, hinaus auch andere Wege offen stehen, wie den eigenen Interessen in einem Studium genau dieser Fächer nach zu gehen. Aus diesem Grund ist es uns wichtig Junge Leute für Naturwissenschaft und Technik zu begeistern und ihnen unsere Arbeit näher zu bringen. Daher nehmen wir als Arbeitsgruppe an den regelmäßig stattfindenden  Schüleraktivtäten »Tag der Technik @ School« und dem Schülerpraktikum »IngFo« teil.
 

Tag der Technik @ School

Im Rahmen des Tag der Technik @ School kommen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Ingenieurwissenschaften der Universität des Saarlandes, der Hochschule für Wirtschaft und Technik des Saarlandes (htw saar), des Fraunhofer IZFP und der ZeMA GmbH in die Schulen. Der Tag der Technik @ School bietet dabei ein integriertes Konzept für alle Altersstufen ab Klasse 5 und damit ein vielfältiges und abwechslungsreiches Angebot für alle Schülerinnen und Schüler in weiterführenden Schulen. Das Konzept kombiniert eine Science Rallye für die Klassenstufen 5 bis 7, bei der Aha-Effekte und Spaß am Selbermachen und Tüfteln im Mittelpunkt stehen. Für die Schülerinnen und Schüler aus Klassenstufe 8 bis 12 wird ein bunter Mix aus Workshops, einer interaktiven Ausstellung und Vorträgen angeboten. Während die Workshops das Ziel haben, selbst etwas spannende Experimente ausprobieren zu können, liegt der Fokus der Ausstellung und der Vorträge darauf, Informationen zu Studienangebot und Berufsperspektiven zu geben.

Weiter Infos: Tag der Technik @ School
 

Schülerpraktikum IngFo

Jede Schülerin und jeder Schüler muss im Laufe des Schullebens zur Vorbereitung auf das Berufsleben ein Berufspraktikum absolvieren. Häufig landen sie in Kindergärten, Büros etc.
Da es gerade in den technischen Bereichen aufgrund des jungen Alters der betreffenden Schülerinnen und Schüler schwierig ist, Praktikumsplätze zu finden, ist es oft nicht möglich, in den Alltag eines Ingenieurs oder eines Technikers hinein zu schnuppern. Aus diesem Grund wurde das Schülerpraktikum IngFo durch die Universität des Saarlandes ins Leben gerufen, um so einen Einblick in Naturwissenschaft und Technik und insbesondere auch in die Forschung zu bieten. Während des zweiwöchigen Schülerpraktikums sind die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler jeden Tag in einem anderen Labor, wo sie eigenständig zu unterschiedlichen Vertiefungsrichtungen in der Ingenieurwissenschaft experimentieren können.

Im Fraunhofer IZFP ist der IngFo-Tag als eine Einführung in die Welt der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung konzipiert. Nachdem die Teilnehmenden die theoretischen Grundlagen im Rahmen einer »Vorlesung « näher gebracht bekommen haben, dürfen sie anschließend das erworbene Wissen praktisch in Workshops anwenden. Um einen möglichst großen Einblick zu ermöglichen, haben wir verschiedene Workshops zu Thermographie, Ultraschall, Radar und Wirbelstrom konzipiert, in denen die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen selbständig  kleine Prüfaufgaben bewältigen. 

Weitere Infos: IngFo Schülerbetriebspraktikum

Katharina Bollmann

 

Silviya Boyadzhieva

Cedric Mathieu

Yolanda Stabel