TY - JOUR A1 - Gebhardt, Andreas A1 - Brücker, Christoph A1 - Schmidt, Frank-Michael T1 - RP gestützte Herstellung komplexer transparenter Hohlräume für die Strömungsanalyse N2 - Die Berechnung der Durchströmung von Bauteilen ist gegenüber derjenigen von umströmten Bauteilen deutlich im Hintertreffen. Das liegt vor allem an der fehlenden Verfügbarkeit geeigneter optisch transparenter Modellkanäle für die experimentelle Analyse. Der Beitrag stellt ein Verfahren zur Herstellung transparenter durchströmter Geometrien auf der Basis generativ gefertigter Urmodelle vor. Damit können beliebig komplexe Innenströmungen optisch analysiert werden. Anhand von zwei Beispielen aus der Medizin, der Modellierung der oberen Atemwege und des Bronchialbaums, wird das Verfahren vorgeführt. Der generative Bauprozess mittels 3D-Printing wird beschrieben und die Abformung in transparentem Silikon gezeigt. Schließlich werden beispielhaft der Messaufbau und Ergebnisse der Anwendung vorgestellt. Das Verfahren bildet die Grundlage für die Analyse und Berechnung komplexer Innenströmungen und trägt somit zur Verbesserung zahlreicher technischer Anwendungen bei. N2 - Unlike the flow around technical products the interior flow is not understood very well. That’s mainly because of a lack of suitable transparent investigation tunnels that are needed to apply optical methods. The paper proposes a procedure to make precise complex hollow structures from a highly transparent material using masters from generative or Rapid Prototyping processes. Taking two examples from the medical field, the upper human airways and the bronchial tree, the entire process is shown. The 3D Printing build process is illustrated as well as the silicon casting process. Finally the measuring equipment is demonstrated and sample results are given. The process establishes the basis for the investigation and calculation of complex interior flow pattern and therefore contributes to a better understanding and consequently improvement of appropriate technical products. KW - Rapid prototyping KW - Rapid Prototyping KW - Strömungsanalyse KW - Innenströmung KW - Modellkanäle KW - 3D-Printing Y1 - 2005 ER - TY - JOUR A1 - Kern, Alexander T1 - Risikomanagement für den Blitzschutz - Abschätzung des Blitzschadensrisikos nach der neuen Vornorm VDE V 0185 Teil 2 : 2002 N2 - Ein vorausschauendes Risikomanagement beinhaltet, Risiken zu kalkulieren. Es liefert Entscheidungsgrundlagen, um diese Risiken zu begrenzen und es macht transparent,welche Risiken sinnvoll über Versicherungen abgedeckt werden sollten. Bei Unternehmen, die mit umfangreichen elektronischenEinrichtungen produzieren oder Dienstleistungen erbringen (und das sind heutzutage wohl die meisten), muss auch das Risiko durch Blitzeinwirkungen besondere Berücksichtigung finden. Dabei ist zu beachten, dass der Schaden aufgrund der Nichtverfügbarkeit der elektronischen Einrichtungen und damit derProduktion bzw. der Dienstleistung und ggf. der Verlust von Daten den Hardwareschaden an der betroffenen Anlage oft bei weitem übersteigt. KW - Blitzschutz KW - Risikomanagement KW - Risikoabschätzung KW - Lightning protection KW - Risk management KW - Risk assessment Y1 - 2003 ER - TY - JOUR A1 - Röthenbacher, Annika A1 - Cesari, Matteo A1 - Doppler, Christopher E.J. A1 - Okkels, Niels A1 - Willemsen, Nele A1 - Sembowski, Nora A1 - Seger, Aline A1 - Lindner, Marie A1 - Brune, Corinna A1 - Stefani, Ambra A1 - Högl, Birgit A1 - Bialonski, Stephan A1 - Borghammer, Per A1 - Fink, Gereon R. A1 - Schober, Martin A1 - Sommerauer, Michael T1 - RBDtector: an open-source software to detect REM sleep without atonia according to visual scoring criteria JF - Scientific Reports N2 - REM sleep without atonia (RSWA) is a key feature for the diagnosis of rapid eye movement (REM) sleep behaviour disorder (RBD). We introduce RBDtector, a novel open-source software to score RSWA according to established SINBAR visual scoring criteria. We assessed muscle activity of the mentalis, flexor digitorum superficialis (FDS), and anterior tibialis (AT) muscles. RSWA was scored manually as tonic, phasic, and any activity by human scorers as well as using RBDtector in 20 subjects. Subsequently, 174 subjects (72 without RBD and 102 with RBD) were analysed with RBDtector to show the algorithm’s applicability. We additionally compared RBDtector estimates to a previously published dataset. RBDtector showed robust conformity with human scorings. The highest congruency was achieved for phasic and any activity of the FDS. Combining mentalis any and FDS any, RBDtector identified RBD subjects with 100% specificity and 96% sensitivity applying a cut-off of 20.6%. Comparable performance was obtained without manual artefact removal. RBD subjects also showed muscle bouts of higher amplitude and longer duration. RBDtector provides estimates of tonic, phasic, and any activity comparable to human scorings. RBDtector, which is freely available, can help identify RBD subjects and provides reliable RSWA metrics. Y1 - 2022 U6 - http://dx.doi.org/10.1038/s41598-022-25163-9 SN - 2045-2322 VL - 12 IS - Article number: 20886 SP - 1 EP - 14 PB - Springer Nature CY - London ER - TY - JOUR A1 - Gebhardt, Andreas T1 - Rapid Prototyping für metallische Werkstücke: Direkte und indirekte Verfahren N2 - Die generative Herstellung von Kunststoffbauteilen hat im Gewand des Rapid Prototyping die Produktentwicklung nachhaltig positiv beeinflusst und ist im Begriff als Rapid Manufacturing die Fertigung zu revolutionieren. Je mehr sich die besonderen Eigenschaften generativ gefertigter Kunststoffbauteile herumsprechen, desto lauter wird der Ruf nach Metallbauteilen. Die Entwicklung entsprechender Prozesse läuft auf Hochtouren, kann aber bisher aber erst vereinzelt Erfolge vorweisen. Dabei wären es gerade die Metallbauteile, die ausgestattet mit den besonderen Merkmalen generativ gefertigter Werkstücke, in vielen Branchen einen deutlichen Entwicklungsschub auslösen könnten. Für den potenziellen Anwender ist dabei besonders verwirrend, dass die unterschiedlichsten Ansätze nebeneinander verfolgt werden. Im Folgenden soll daher der Versuche unternommen werden, dieses weite Feld systematisiert darzustellen und Möglichkeiten und Trends zu erläutern. N2 - The generative manufacturing of plastic components via rapid prototyping has positively affected the product development. As 'rapid manufacturing' the method is about to revolutionize the manufacturing in general. The more the special characteristics of generative manufactured plastic components are getting about, the louder becomes the call for generative manufactured metal components. The development of analogical processes runs on full speed. So far however, only sporadic successes can be registered. Though there are in particular the metal components which could, equipped with the special characteristics of generative manufactured components, initiate a developmental boost in many industries. For the potential operator it is particularly confusing that the different approaches are traced parallel. Therefore in the following contribution the attempt is undertaken not only to represent this wide field in a systematic way but to describe possibilities and trends as well. KW - Rapid prototyping KW - Rapid Prototyping KW - Rapid Manufacturing KW - generative Fertigungsverfahren KW - Werkzeugeinsätze KW - Werkzeuge KW - Rapid prototyping KW - rapid manufacturing Y1 - 2005 ER - TY - JOUR A1 - Gebhardt, Andreas T1 - Rapid Manufacturing - eine interdisziplinäre Strategie N2 - Als um 1987 ein Verfahren namens Stereolithographie und ein Stereolithography Apparatus (SLA) vorgestellt wurden, war der Traum von der Herstellung beliebiger dreidimensionaler Bauteile direkt aus Computerdaten und ohne bauteilspezifische Werkzeuge Realität geworden. Ein Anwendungs-Szenario wurde gleich mitgeliefert. Diese Technologie würde es möglich machen, die gesamte Ersatzteilversorgung der Amerikanischen Pazifikflotte mittels ein paar dieser Maschinen, umfangreicher Datenstätze und genügend Rohmaterial vor Ort auf einem Flugzeugträger direkt nach Bedarf zu fertigen. Diese Vorstellung definierte schon damals die direkte digitale Fertigung, das Rapid Manufacturing. In der Realität bestanden die mit diesem Verfahren hergestellten Bauteile nur aus Kunststoff, waren ungenau, bruchempfindlich und klebrig und allein in der Produktentwicklung, eben als Prototypen zu benutzen. Sie waren schnell verfügbar, weil zu Ihrer Herstellung keine Werkzeuge benötigt wurden. Folgerichtige und zudem modern hießen sie: Rapid Prototyping. Rapid Prototyping wurde schnell zum Synonym eines neuen Zweiges der Fertigungstechnik, der Generativen Fertigungstechnik. Die weitere Entwicklung brachte neue Verfahren, höhere Genauigkeiten, verbesserte Werkstoffe und neue Anwendungen. Die Herstellung von Negativen, also Werkzeugen, mit dem gleichen Verfahren wurde marketing-getrieben Rapid Tooling genannt und als die ersten Bauteile nicht mehr als Prototypen, sondern als Endprodukte eingesetzt wurden, nannte man dies Rapid Manufacturing - das Ziel war erreicht. War das Ziel wirklich erreicht? Ist es Rapid Manufacturing, wenn ein generativ gefertigtes Bauteil die gewünschte Spezifikation erreicht? Was muss passieren, damit aus dem Phänomen Rapid Prototyping eine Strategie wird, die geeignet ist, einen Paradigmenwechsel von der heutigen Hersteller-induzierten Massenproduktion von Massenartikeln zur Verbraucher-induzierten (und verantworteten) Massenproduktion von Einzelteilen für jedermann ermöglichen und möglicherweise unsere Arbeits- und Lebensformen tiefgreifend zu beeinflussen? Im Beitrag wird der Begriff der (Fertigungs-) Strategie „Rapid Manufacturing“ näher beleuchtet. Es wird diskutiert, welche Maßnahmen auf der technischen und der operative Ebene getroffen werden müssen, damit die generative Fertigungstechnik im Sinne dieser Strategie umgesetzt werden kann. Beispiele belegen, dass diese Entwicklung bereits begonnen hat und geben Anregungen für eine konstruktive Diskussion auf der RapidTech 2006. N2 - As a process called stereolithography and a stereolithography apparatus (SLA) was presented in 1987, the dream of manufacturing any three-dimensional component directly from computer data and without component-specific tools became reality. An application scenario was supplied at the same time. This technology would make it possible to produce the entire spare parts requirement of the American Pacific Fleet merely through the use of a couple of such machines, extensive datasets and enough raw material on board an aircraft carrier directly as required. This image defined direct digital fabrication, rapid manufacturing, even at that time. In reality, this procedure only managed to produce components in plastic which were imprecise, fragile and sticky and only usable as prototypes in product development. They were rapidly available, because no tools were required for their manufacture. Consequentially, they are now known as Rapid Prototyping in modern jargon. Rapid Prototyping quickly became a synonym for a new branch of production engineering known as generative production engineering. Continued development brought new processes, improved accuracy, improved materials and new applications. The manufacturing of negatives, in other words tools, using the same procedure was quickly named rapid tooling by the marketing sector, and once the first components were used as final products instead of just prototypes the process was renamed "rapid manufacturing" - the goal had been reached. Was the goal really reached? Is it rapid manufacturing if a generatively manufactured component reaches the required specifications? What has to happen so that the rapid prototyping phenomenon becomes a strategy which is suitable for enabling the paradigm change from current manufacture-induced mass production of mass articles to consumer-induced (and consumer-responsible) mass production of single parts for anyone, and in all possibility makes dramatic changes in our way of working and living? The lecture includes detailed information about the (production) strategy term "rapid manufacturing". We will be discussing which measures need to be taken on the technical and operative level so that generative production engineering can be implemented in the sense of this strategy. Examples will show that this development has already started, and should provoke stimulation leading to constructive discussion during RapidTech 2006. KW - Rapid prototyping KW - Rapid Manufacturing KW - Rapid Prototyping KW - Stereolithographie KW - Generative Fertigungstechnik KW - Rapid prototyping KW - rapid manufacturing Y1 - 2006 ER - TY - JOUR A1 - Wollert, Jörg T1 - Rapid Application Development JF - Design & Elektronik N2 - Das IoT ist ohne eingebettete Systeme undenkbar. Erst kleine und kleinste Mikrocontroller mit intelligenten Kommunikationsschnittstellen und Anbindung ans Internet ermöglichen sinnvolles und flächendeckendes Einsammeln von Daten. Doch wie kompliziert ist der Einstieg in die Embedded-Welt? Dieser Artikel gibt Einblick, wie die »Arduino-Plattform« die Einstiegshürden für eingebettete Systeme dramatisch reduzieren kann. Y1 - 2016 SN - 0933-8667 IS - 4 SP - 8 EP - 11 PB - WEKA-Fachmedien CY - München ER - TY - JOUR A1 - Pfaff, Raphael A1 - Babilon, Katharina T1 - Railway Challenge - moderne Auflage der Rainhill Trials? JF - Eisenbahntechnische Rundschau : ETR ; Impulsgeber für das System Bahn N2 - Die IMechE Railway Challenge wird jährlich in Stapleford, Großbritannien ausgetragen. Im Rahmen der Challenge entwickeln und bauen Studierende eine Lokomotive und vergleichen sich in verschiedenen Disziplinen, darunter eine automatisierte Zielbremsung, optimale Energierückgewinnung beim Bremsen und minimale Geräuschemissionen. Neben diesen und weiteren technischen Wettbewerbsdisziplinen treten die Fahrzeuge und die Teams auch in nicht-technischen Disziplinen wie einer Business Case Challenge an. Y1 - 2023 SN - 0013-2845 N1 - Homepageveröffentlichung unbefristet genehmigt für Fachhochschule Aachen / Rechte für einzelne Downloads und Ausdrucke für Besucher der Seiten genehmigt / © DVV Media Group GmbH VL - 2023 IS - 4 SP - 55 EP - 58 PB - DVV Media Group CY - Hamburg ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roth, Jasmine T1 - Purified Butanol from Lignocellulose – Solvent‐Impregnated Resins for an Integrated Selective Removal JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - In traditional microbial biobutanol production, the solvent must be recovered during fermentation process for a sufficient space-time yield. Thermal separation is not feasible due to the boiling point of n-butanol. As an integrated and selective solid-liquid separation alternative, solvent impregnated resins (SIRs) were applied. Two polymeric resins were evaluated and an extractant screening was conducted. Vacuum application with vapor collection in fixed-bed column as bioreactor bypass was successfully implemented as butanol desorption step. In course of further increasing process economics, fermentation with renewable lignocellulosic substrates was conducted using Clostridium acetobutylicum. Utilization of SIR was shown to be a potential strategy for solvent removal from fermentation broth, while application of a bypass column allows for product removal and recovery at once. KW - Biofuel KW - Biorefinery KW - Butanol KW - Clostridium acetobutylicum KW - Lignocellulose Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/cite.202000200 SN - 1522-2640 VL - 92 IS - 11 SP - 1741 EP - 1751 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Starck, Andreas T1 - Projektsteuerung contra Architektengrundleistung oder wer steuert das Baugeschehen? N2 - Sieht man sich die umfangreichen Betätigungsfelder für einen Projektsteuerer in den Publikationen der einschlägigen Verbände und der Anbieter etwas genauer an, so wird man feststellen, das nach der eigentlichen Projektvorbereitungsphase mit Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Sicherstellung der Finanzierung erhebliche Überschneidungen zu den in der HOAI ausgewiesenen Tätigkeiten der weiteren Planungsbeteiligten, insbesondere des Gebäudeplaners, also des Architekten bestehen. Geht man nun davon aus, dass der Bauherr diese Leistungen nicht doppelt bezahlen will, wäre die logische Konsequenz aus der vollumfänglichen Beauftragung eines Projektsteuerers die Verminderung des Auftragsumfangs an den Architekten, verbunden mit einer Honorarminderung für den Architekten. Damit bricht dem Architekten bei eingehender Betrachtung am Ende mehr als die Hälfte seiner Tätigkeit und damit seiner Grundlage zur Honorarerzielung weg. Der Bauherr muss in erster Linie seine Wünsche definieren und sein Budget bestimmen. Er beauftragt die Planungsbeteiligten und nimmt deren Leistungen entgegen. Sein Problem dabei ist, dass er diese Leistung nicht beurteilen kann, weder in Bezug auf deren Vollständigkeit, noch in Bezug auf deren Inhalt. Hier steht der Projektsteuerer im eigentlichen Sinne. Er muss wissen, was die Planungsbeteiligten für ihr Geld zu leisten haben und wie er diese Leistungen durchsetzen kann. Letztendlich sorgt er dann aber auch dafür, das die Architektenleistungen, also Planung und Ausschreibungsunterlagen vom Bauherrn verstanden werden. Warum aber kann der Architekt selbst seine Leistungen und damit den Nachweis der Leistungserfüllung nicht selbst dem Bauherrn verständlich und damit glaubhaft machen? Es liegt also letztlich in der Hand der Architekten, ob ihr Betätigungsfeld weiter durch in die Planung und Gestaltung eingreifende, zusätzliche Projektsteuerer und Generalunternehmer eingeengt oder sogar weggenommen werden kann. Die Frage, wer das Baugeschehen steuert und lenkt bleibt solange ungeklärt, wie die Architekten dieses Tätigkeitsfeld des Architekten im Baubetrieb weiterhin nur unzulänglich ausfüllen können und wollen. Y1 - 2007 ER - TY - JOUR A1 - Lohr, Jürgen T1 - Probleme der Multimedia Dienste im nationalen und internationalen Umfeld N2 - In: Telekom-Praxis. Ausgabe 1998. 25 S. KW - Multimediamarkt Y1 - 1998 ER - TY - JOUR A1 - Staat, Manfred T1 - Plastic collapse analysis of longitudinally flawed pipes and vessels N2 - Improved collapse loads of thick-walled, crack containing pipes and vessels are suggested. Very deep cracks have a residual strength which is better modelled by a global limit load. In all burst tests, the ductility of pressure vessel steels was sufficiently high whereby the burst pressure could be predicted by limit analysis with no need to apply fracture mechanics. The relative prognosis error increases however, for long and deep defects due to uncertainties of geometry and strength data. KW - Druckbehälter KW - Stahl KW - Druckbelastung KW - Druckbeanspruchung KW - Rohr KW - Rohrbruch KW - Druckbehälter KW - Stahl KW - Druckbelastung KW - Druckbeanspruchung KW - Rohrbruch KW - Fehlerstellen KW - pipes KW - vessels KW - load limit KW - burst tests KW - burst pressure KW - flaw Y1 - 2004 ER - TY - JOUR A1 - Welden, Rene A1 - Nagamine Komesu, Cindy A. A1 - Wagner, Patrick H. A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Wagner, Torsten T1 - Photoelectrochemical enzymatic penicillin biosensor: A proof-of-concept experiment JF - Electrochemical Science Advances N2 - Photoelectrochemical (PEC) biosensors are a rather novel type of biosensors thatutilizelighttoprovideinformationaboutthecompositionofananalyte,enablinglight-controlled multi-analyte measurements. For enzymatic PEC biosensors,amperometric detection principles are already known in the literature. In con-trast, there is only a little information on H+-ion sensitive PEC biosensors. Inthis work, we demonstrate the detection of H+ions emerged by H+-generatingenzymes, exemplarily demonstrated with penicillinase as a model enzyme on atitanium dioxide photoanode. First, we describe the pH sensitivity of the sensorand study possible photoelectrocatalytic reactions with penicillin. Second, weshow the enzymatic PEC detection of penicillin. KW - enzymatic biosensor KW - penicillin KW - penicillinase KW - photoelectrochemistry KW - titanium dioxide photoanode Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/elsa.202100131 SN - 2698-5977 N1 - Corresponding auhtor: Michael J. Schöning VL - 2 IS - 4 SP - 1 EP - 5 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Wollert, Jörg T1 - OS-Funktionalität ohne OS für das IoT JF - Design & Elektronik N2 - Low-end-Embedded-Plattformen stellen eine hohe Anforderung an die Entscheidungsfähigkeit des Entwicklers: Zum nächstgrößeren Prozessor greifen und ein Betriebssystem benutzen oder doch besser auf das Betriebssystem verzichten? Die Frage lässt sich einfach beantworten: Einen Nanokernel verwenden und das Embedded-System mit einem minimalen Footprint realisieren. Adam Dunkels Protothreads sind eine ausgesprochen effiziente Art, Mikrocontroller gut strukturiert zu programmieren und gleichzeitig auf Overhead zu verzichten. So können auch mit kleinen 8-bit-Prozessoren anspruchsvolle Aufgaben in einem Thread-Modell bearbeitet werden. Man muss also nicht immer das Rad neu erfinden oder gleich auf Linux-basierte Systeme zurückgreifen. KW - Designpraxis KW - Minimal-Ansatz für Embedded-Systeme Y1 - 2016 SN - 0933-8667 IS - 11 SP - 85 EP - 90 PB - WEKA-Fachmedien CY - München ER - TY - JOUR A1 - Cheenakula, Dheeraja A1 - Paulsen, Svea A1 - Ott, Fabian A1 - Grömping, Markus T1 - Operational window of a deammonifying sludge for mainstream application in a municipal wastewater treatment plant JF - Water and Environment Journal N2 - The present work aimed to study the mainstream feasibility of the deammonifying sludge of side stream of municipal wastewater treatment plant (MWWTP) in Kaster, Germany. For this purpose, the deammonifying sludge available at the side stream was investigated for nitrogen (N) removal with respect to the operational factors temperature (15–30°C), pH value (6.0–8.0) and chemical oxygen demand (COD)/N ratio (≤1.5–6.0). The highest and lowest N-removal rates of 0.13 and 0.045 kg/(m³ d) are achieved at 30 and 15°C, respectively. Different conditions of pH and COD/N ratios in the SBRs of Partial nitritation/anammox (PN/A) significantly influenced both the metabolic processes and associated N-removal rates. The scientific insights gained from the current work signifies the possibility of mainstream PN/A at WWTPs. The current study forms a solid basis of operational window for the upcoming semi-technical trails to be conducted prior to the full-scale mainstream PN/A at WWTP Kaster and WWTPs globally. KW - Anammox KW - Mainstream KW - Nitrogen removal KW - Partial nitritation KW - Wastewater Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.1111/wej.12898 SN - 1747-6593 N1 - Corresponding author: Dheeraja Cheenakula IS - Early View SP - 1 EP - 12 PB - Wiley CY - Chichester ER - TY - JOUR A1 - Möhren, Felix A1 - Bergmann, Ole A1 - Janser, Frank A1 - Braun, Carsten T1 - On the influence of elasticity on propeller performance: a parametric study JF - CEAS Aeronautical Journal N2 - The aerodynamic performance of propellers strongly depends on their geometry and, consequently, on aeroelastic deformations. Knowledge of the extent of the impact is crucial for overall aircraft performance. An integrated simulation environment for steady aeroelastic propeller simulations is presented. The simulation environment is applied to determine the impact of elastic deformations on the aerodynamic propeller performance. The aerodynamic module includes a blade element momentum approach to calculate aerodynamic loads. The structural module is based on finite beam elements, according to Timoshenko theory, including moderate deflections. Several fixed-pitch propellers with thin-walled cross sections made of both isotropic and non-isotropic materials are investigated. The essential parameters are varied: diameter, disc loading, sweep, material, rotational, and flight velocity. The relative change of thrust between rigid and elastic blades quantifies the impact of propeller elasticity. Swept propellers of large diameters or low disc loadings can decrease the thrust significantly. High flight velocities and low material stiffness amplify this tendency. Performance calculations without consideration of propeller elasticity can lead to decreased efficiency. To avoid cost- and time-intense redesigns, propeller elasticity should be considered for swept planforms and low disc loadings. KW - Propeller KW - Finite element method KW - Blade element method KW - Propeller elasticity KW - Aeroelasticity Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s13272-023-00649-y SN - 1869-5590 (Online) SN - 1869-5582 (Print) N1 - Corresponding author: Felix Möhren VL - 14 SP - 311 EP - 323 PB - Springer Nature CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Haeger, Gerrit A1 - Jolmes, Tristan A1 - Oyen, Sven A1 - Jaeger, Karl-Erich A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Schörken, Ulrich A1 - Siegert, Petra T1 - Novel recombinant aminoacylase from Paraburkholderia monticola capable of N-acyl-amino acid synthesis JF - Applied Microbiology and Biotechnology N2 - N-Acyl-amino acids can act as mild biobased surfactants, which are used, e.g., in baby shampoos. However, their chemical synthesis needs acyl chlorides and does not meet sustainability criteria. Thus, the identification of biocatalysts to develop greener synthesis routes is desirable. We describe a novel aminoacylase from Paraburkholderia monticola DSM 100849 (PmAcy) which was identified, cloned, and evaluated for its N-acyl-amino acid synthesis potential. Soluble protein was obtained by expression in lactose autoinduction medium and co-expression of molecular chaperones GroEL/S. Strep-tag affinity purification enriched the enzyme 16-fold and yielded 15 mg pure enzyme from 100 mL of culture. Biochemical characterization revealed that PmAcy possesses beneficial traits for industrial application like high temperature and pH-stability. A heat activation of PmAcy was observed upon incubation at temperatures up to 80 °C. Hydrolytic activity of PmAcy was detected with several N-acyl-amino acids as substrates and exhibited the highest conversion rate of 773 U/mg with N-lauroyl-L-alanine at 75 °C. The enzyme preferred long-chain acyl-amino-acids and displayed hardly any activity with acetyl-amino acids. PmAcy was also capable of N-acyl-amino acid synthesis with good conversion rates. The best synthesis results were obtained with the cationic L-amino acids L-arginine and L-lysine as well as with L-leucine and L-phenylalanine. Exemplarily, L-phenylalanine was acylated with fatty acids of chain lengths from C8 to C18 with conversion rates of up to 75%. N-lauroyl-L-phenylalanine was purified by precipitation, and the structure of the reaction product was verified by LC–MS and NMR. KW - Chaperone KW - Biocatalysis KW - Aminoacylase KW - Acylation KW - Acyl-amino acids KW - Biosurfactants Y1 - 2024 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s00253-023-12868-8 SN - 1432-0614 N1 - Corresponding author: Petra Siegert IS - 108 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Haeger, Gerrit A1 - Probst, Johanna A1 - Jaeger, Karl-Erich A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - Novel aminoacylases from Streptomyces griseus DSM 40236 and their recombinant production in Streptomyces lividans JF - FEBS Open Bio N2 - Amino acid-based surfactants are valuable compounds for cosmetic formulations. The chemical synthesis of acyl-amino acids is conventionally performed by the Schotten-Baumann reaction using fatty acyl chlorides, but aminoacylases have also been investigated for use in biocatalytic synthesis with free fatty acids. Aminoacylases and their properties are diverse; they belong to different peptidase families and show differences in substrate specificity and biocatalytic potential. Bacterial aminoacylases capable of synthesis have been isolated from Burkholderia, Mycolicibacterium, and Streptomyces. Although several proteases and peptidases from S. griseus have been described, no aminoacylases from this species have been identified yet. In this study, we investigated two novel enzymes produced by S. griseus DSM 40236ᵀ . We identified and cloned the respective genes and recombinantly expressed an α-aminoacylase (EC 3.5.1.14), designated SgAA, and an ε-lysine acylase (EC 3.5.1.17), designated SgELA, in S. lividans TK23. The purified aminoacylase SgAA was biochemically characterized, focusing on its hydrolytic activity to determine temperature- and pH optima and stabilities. The aminoacylase could hydrolyze various acetyl-amino acids at the Nα -position with a broad specificity regarding the sidechain. Substrates with longer acyl chains, like lauroyl-amino acids, were hydrolyzed to a lesser extent. Purified aminoacylase SgELA specific for the hydrolysis of Nε -acetyl-L-lysine was unstable and lost its enzymatic activity upon storage for a longer period but could initially be characterized. The pH optimum of SgELA was pH 8.0. While synthesis of acyl-amino acids was not observed with SgELA, SgAA catalyzed the synthesis of lauroyl-methionine. KW - Streptomyces lividans KW - recombinant expression KW - Streptomyces griseus KW - ε-lysine acylase KW - α-aminoacylase Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/2211-5463.13723 SN - 2211-5463 N1 - Corresponding author: Petra Siegert VL - 13 IS - 12 SP - 2224 EP - 2238 PB - Wiley CY - Hoboken, NJ ER - TY - JOUR A1 - Falkenberg, Fabian A1 - Voß, Leonie A1 - Bott, Michael A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - New robust subtilisins from halotolerant and halophilic Bacillaceae JF - Applied Microbiology and Biotechnology N2 - The aim of the present study was the characterisation of three true subtilisins and one phylogenetically intermediate subtilisin from halotolerant and halophilic microorganisms. Considering the currently growing enzyme market for efficient and novel biocatalysts, data mining is a promising source for novel, as yet uncharacterised enzymes, especially from halophilic or halotolerant Bacillaceae, which offer great potential to meet industrial needs. Both halophilic bacteria Pontibacillus marinus DSM 16465ᵀ and Alkalibacillus haloalkaliphilus DSM 5271ᵀ and both halotolerant bacteria Metabacillus indicus DSM 16189 and Litchfieldia alkalitelluris DSM 16976ᵀ served as a source for the four new subtilisins SPPM, SPAH, SPMI and SPLA. The protease genes were cloned and expressed in Bacillus subtilis DB104. Purification to apparent homogeneity was achieved by ethanol precipitation, desalting and ion-exchange chromatography. Enzyme activity could be observed between pH 5.0–12.0 with an optimum for SPPM, SPMI and SPLA around pH 9.0 and for SPAH at pH 10.0. The optimal temperature for SPMI and SPLA was 70 °C and for SPPM and SPAH 55 °C and 50 °C, respectively. All proteases showed high stability towards 5% (w/v) SDS and were active even at NaCl concentrations of 5 M. The four proteases demonstrate potential for future biotechnological applications. KW - Biotechnological application KW - Bacillaceae KW - Subtilisin KW - Subtilases KW - Halotolerant protease Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s00253-023-12553-w SN - 1432-0614 N1 - Corresponding author: Petra Siegert VL - 107 SP - 3939 EP - 3954 PB - Springer Nature CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Picard, Antoni A1 - Brill, Manfred A1 - Cassel, Detlev A1 - Jentsch, Andreas A1 - Rollwa, Markus A1 - Kämper, Klaus-Peter A1 - Merten, Sabine T1 - Neue Medien für die praktische MST-Ausbildung N2 - Im Studiengang Mikrosystemtechnik des Fachhochschulstandortes Zweibrücken werden zwei neue moderne Anlagen für die Herstellung von mikrotechnischen Komponenten in Betrieb genommen: Ein Oxidationsofen für Herstellung dünner Oxidschichten auf Silizium-Einkristallen und eine Belichtungsapparatur für die Fotolithografie - das Besondere an diesen Anlagen: Sie existieren nur virtuell, d.h. als Animationen in einer Computerwelt. KW - Mikrosystemtechnik KW - Photolithographie KW - Mikrotechnik KW - mikrotechnische Komponenten KW - Oxidationsofen KW - Oxidschicht KW - multimediale Lernsoftware KW - micro technology KW - micro-technical components KW - oxidation furnace KW - oxide coating Y1 - 2002 ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Net-exergetic, hydraulic and thermal optimization of coaxial heat exchangers using fixed flow conditions instead of fixed flow rates JF - Geothermal Energy N2 - Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1186/s40517-021-00201-3 SN - 2195-9706 N1 - Corresponding author: Tobias Blanke VL - 9 IS - Article number: 19 PB - Springer CY - Berlin ER -