TY - CHAP A1 - Hülsen, Benjamin A1 - Mulsow, Niklas A. A1 - Dabrowski, Adam A1 - Brinkmann, Wiebke A1 - Gützlaff, Joel A1 - Spies, Leon A1 - Czupalla, Markus A1 - Kirchner, Frank T1 - Towards an autonomous micro rover with night survivability for lunar exploration T2 - Proceedings of the 74th International Astronautical Congress N2 - In Europe, efforts are underway to develop key technologies that can be used to explore the Moon and to exploit the resources available. This includes technologies for in-situ resource utilization (ISRU), facilitating the possibility of a future Moon Village. The Moon is the next step for humans and robots to exploit the use of available resources for longer term missions, but also for further exploration of the solar system. A challenge for effective exploration missions is to achieve a compact and lightweight robot to reduce launch costs and open up the possibility of secondary payload options. Current micro rover concepts are primarily designed to last for one day of solar illumination and show a low level of autonomy. Extending the lifetime of the system by enabling survival of the lunar night and implementing a high level of autonomy will significantly increase potential mission applications and the operational range. As a reference mission, the deployment of a micro rover in the equatorial region of the Moon is being considered. An overview of mission parameters and a detailed example mission sequence is given in this paper. The mission parameters are based on an in-depth study of current space agency roadmaps, scientific goals, and upcoming flight opportunities. Furthermore, concepts of the ongoing international micro rover developments are analyzed along with technology solutions identified for survival of lunar nights and a high system autonomy. The results provide a basis of a concise requirements set-up to allow dedicated system developments and qualification measures in the future. Y1 - 2023 N1 - 74. International Astronautical Congress (IAC-2023), October 2-6 2023, Baku, Azerbaijan PB - dfki ER - TY - CHAP A1 - Wild, Dominik A1 - Czupalla, Markus A1 - Förstner, Roger T1 - Modeling, prediction and test of additive manufactured integral structures with embedded lattice and phase change material applying Infused Thermal Solutions (ITS) T2 - ICES104: Advances in Thermal Control Technology N2 - Infused Thermal Solutions (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, but with phase change material (PCM) for thermal energy storage (TES), in combination with lattice - both embedded in additive manufactured functional structures. In this ITS follow-on paper a thermal model approach and associated predictions are presented, related on the ITS functional breadboards developed at FH Aachen. Predictive TES by PCM is provided by a specially developed ITS PCM subroutine, which is applicable in ESATAN. The subroutine is based on the latent heat storage (LHS) method to numerically embed thermo-physical PCM behavior. Furthermore, a modeling approach is introduced to numerically consider the virtual PCM/lattice nodes within the macro-encapsulated PCM voids of the double wall ITS design. Related on these virtual nodes, in-plane and out-of-plane conductive links are defined. The recent additive manufactured ITS breadboard series are thermally cycled in the thermal vacuum chamber, both with and without embedded PCM. Related on breadboard hardware tests, measurement results are compared with predictions and are subsequently correlated. The results of specific simulations and measurements are presented. Recent predictive results of star tracker analyses are also presented in ICES-2021-106, based on this ITS PCM subroutine. KW - latent heat KW - thermo-physical KW - lattice KW - ESATAN KW - subroutine KW - PCM KW - ITS Y1 - 2021 N1 - 50th International Conference on Environmental Systems, 12-15 July 2021, held virtually PB - Texas Tech University CY - Lubbock, Tex. ER - TY - CHAP A1 - Kohlberger, David-Sharif A1 - Wild, Dominik A1 - Kasper, Stefan A1 - Czupalla, Markus T1 - Modeling and analyses of a thermal passively stabilized LEO/GEO star tracker with embedded phase change material applying the Infused Thermal Solutions (ITS) method T2 - ICES202: Satellite, Payload, and Instrument Thermal Control N2 - Phase change materials offer a way of storing excess heat and releasing it when it is needed. They can be utilized as a method to control thermal behavior without the need for additional energy. This work focuses on exploring the potential of using phase change materials to passively control the thermal behavior of a star tracker by infusing it with a fitting phase change material. Based on the numerical model of the star trackers thermal behavior using ESATAN-TMS without implemented phase change material, a fitting phase change material for selected orbits is chosen and implemented in the thermal model. The altered thermal behavior of the numerical model after the implementation is analyzed for different amounts of the chosen phase change materials using an ESATAN-based subroutine developed by the FH Aachen. The PCM-modelling-subroutine is explained in the paper ICES-2021-110. The results show that an increasing amount of phase change material increasingly damps temperature oscillations. Using an integral part structure some of the mass increase can be compensated. KW - passive thermal control KW - PCM KW - star tracker KW - Infused Thermal Solutions KW - GEO KW - LEO Y1 - 2021 N1 - 50th International Conference on Environmental Systems, 12-15 July 2021, held virtually PB - Texas Tech University CY - Lubbock, Tex. ER - TY - INPR A1 - Schmülling, Max A1 - Gützlaff, Joel A1 - Czupalla, Markus T1 - A thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface N2 - This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented. KW - Dynamic modeling KW - Thermal analysis KW - ESATAN-TMS KW - Lunar Surface KW - Thermal Model Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3902363/v1 ER - TY - JOUR A1 - Wild, Dominik A1 - Schrezenmeier, Johannes A1 - Czupalla, Markus A1 - Förstner, Roger T1 - Thermal Characterization of additive manufactured Integral Structures for Phase Change Applications JF - 2020 International Conference on Environmental Systems N2 - “Infused Thermal Solutions” (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, by using phase change material (PCM) in combination with lattice – both embedded into an additive manufactured integral structure. The technology is currently under development. This paper presents the results of the thermal property measurements performed on additive manufactured ITS breadboards. Within the breadboard campaigns key characteristics of the additive manufactured specimens were derived: Mechanical parameters: specimen impermeability, minimum wall thickness, lattice structure, subsequent heat treatment. Thermal properties: thermo-optical surface properties of the additive manufactured raw material, thermal conductivity and specific heat capacity measurements. As a conclusion the paper introduces an overview of potential ITS hardware applications, expected to increase the thermal performance. Y1 - 2020 PB - Texas Tech University ER - TY - GEN A1 - Staub, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Suck, K. A1 - Sohling, U. A1 - Ulber, Roland T1 - Chromatographische Aufarbeitung von Molkekonzentrat mittels mineralischer Granulate T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Molke fällt im Rahmen der Käseherstellung allein in Deutschland in Mengen von über 11 Mio. Tonnen jährlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als Süßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine für die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zusätzlichen Wertschöpfungsschritt dar. In Kooperation mit der Süd Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kostengünstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verdünntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazitätund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverdünnung. KW - Adsorbentien KW - Molkenprotein Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050322 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1588 EP - 1589 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Zhang, M. A1 - Poth, S. A1 - Ulber, Roland T1 - Enzymatische Lignindegradierung unter Einsatz eines Optimierungsalgorithmus T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Lignine bestehen aus einem hochgradig vernetzten Polymer phenolischer Grundeinheiten. Diese Verbindungen sind eine Quelle vielversprechender chemischer Grundbausteine. Auch die enzymatische Modifikation der Materialeigenschaften des Lignins ist für dessen Anwendung von Interesse. Aufgrund der verschiedenen Bindungstypen im Lignin ist eine Auftrennung mit nur einem Enzym unwahrscheinlich. Vielmehr sind verschiedene mediatorgestützte Reaktionen notwendig. Pilze, wie z.B. T. versicolor, nutzen Enzymkombinationen zum Aufschluss des Lignins. Hierbei kommen Laccase, Ligninperoxidase und Manganperoxidase zum Einsatz. Die optimale Kombination der Enzyme und ihrer Mediatoren bzw. Stabilisatoren ist Ziel der Untersuchungen. Aufgrund der großen Parameteranzahl wurde ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Als Versuchsparameter wurden gewählt: die Verhältnisse der Enzyme, Ligninmasse, Konzentrationen an Eisen-, Mangan-, Oxalat-Ionen, ABTS, Violursäure und H₂O₂. Somit werden elf Parameter simultan optimiert. Als Algorithmus wurde ein Programm mit variabler Genkodierung entwickelt. Die Umsetzung des Lignins wird dabei über den verfolgt. Zurzeit ist ein enzymatischer Umsatz von 12% möglich. Als Referenz wurde eine chemische Lignindegradierung mit einem Umsatzvon 37% etabliert. Die sechs Generationen des Algorithmus zeigen eine Kongruenz der Enzymkonzentrationen von LiP, MnP und VeP, während Laccase keinen Einfluss hat. Des Weiteren beeinflussen die Konzentrationen von Mangan und Oxalat die Umsetzung, während die Variation von ABTS- und H₂O₂ nur eine geringe Auswirkung hat. KW - Enzymatischer Ligninabbau KW - Genetischer Algorithmus Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050707 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1601 EP - 1602 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Pasteur, A. A1 - Ludwig, B. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Diller, R. A1 - Kampeis, P. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - b-Lactame gehören zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im wässrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU geförderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess möglich. Zusätzlich kommt es zur Einsparung an Lösungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Trägermaterial für die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbrühe erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gewährleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filamentöse Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix. KW - β-Lactame KW - Magnetische Adsorbermaterialien Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050270 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1587 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Poth, S. A1 - Monzon, M. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Lignocellulose-Bioraffinerie: Simultane Verzuckerung und Fermentation T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die am häufigsten genutzten Rohstoffe für die Produktion von Treibstoffen und Chemikalien sind fossilen Ursprungs. Da diese limitiert sind, werden im Hinblick auf die Nachhaltigkeit alternative, erneuerbare Rohstoffquellen intensiv untersucht. Vielversprechend in diesem Kontext sind die in Lignocellulose enthaltenen Zucker, die beispielsweise zur Produktion von Ethanol genutzt werden können. In der Regel sind für eine Lig-nocellulose-Bioraffinerie mehrere Prozessschritte notwendig: Vorbehandlung, Verzuckerung und Fermentation. Um diesen Prozess einfacher zu gestalten, ist es möglich, die Verzuckerung und die Fermentation in einem Schritt durchzuführen (SSF). Als Substrat wird hier Cellulose-Faserstoff verwendet, der durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossen wurde. Die Hydrolyse erfolgt mit kommerziell erhältlichen Enzymen und für die Fermentation zu Ethanol werden zwei Hefen verwendet. Beim SSF-Verfahren konnte, im Vergleich zur entkoppelten Verfahrensweise, trotz bestehender Unterschiede in den Temperatur-Optima von Enzymen und Hefen eine Steigerung in der Ethanol-Ausbeute von 0,15 auf 0,2 gg⁻¹ beobachtet werden. Um wirtschaftliche Ausbeuten und Konzentrationen des Produkts erzielen zu können, ist es notwendig den Prozess weiter zu optimieren. Im Einzelfall muss überprüft werden, ob diese Verfahrensweise auch für die Produktion anderer interessanter Stoffe (wie Itaconsäure, Bernsteinsäure) geeignet ist. KW - Lignocellulose-Bioraffinerie KW - Prozessintegration Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050360 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1568 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Kuthan, K. A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Tropfenbasierte Enzymreaktionen auf Glasoberflächen im μL-Maßstab mit ortsaufgelöster pL-Dosierung der Reaktanden T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Mit der Entwicklung wässriger Tropfen, die mit einer schützenden Hülle magnetisierbarer, hydrophober Partikel umgeben sind, ergeben sich neue Möglichkeiten im Bereich der Mikrofluidik. So können die Tropfen als flüssige Mikroreaktoren eingesetzt werden. Der wässrige Kern dieser Mikroreaktoren besteht aus einer Substratlösung für enzymatische Umsetzungen. Durch Bewegen der Mikroreaktoren können diese über immobilisierten Enzymen positioniert werden, um so einen enzymatischen Umsatz innerhalb der Mikroreaktoren zu realisieren. Hierfür wurde eine neue Mikroreaktorplattform-Technologie etabliert. Die Mikroreaktoren können aufgrund ihrer magnetisierbaren Hüllenpartikel über elektromagnetische Spulen bewegt werden. Die Bewegung erfolgt dabei mit einer automatisierten Aktuatorplattform, bestehend aus einer 3x3 Doppelspulenmatrix mit Magnetkernen. Als modellhaftes Reaktionssystem wird eine Enzymkaskade eingesetzt, die sich aus einer b-Glucosidase, Glucose-Oxidase und Meerrettichperoxidase zusammensetzt. Primär untersuchte Substrate sind Fluorescein-di-b-D-glucopyranoside, und 1-(3,7-Dihydroxy-10H-phenoxazin-10-yl)-ethanon, bei deren Umsatz fluoreszierende Produkte entstehen. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650117 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1336 EP - 1337 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Roth, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - New Approach for Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose with Selective Diffusion Separation of the Monosaccharide Products T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material plays an important role in the classical biorefinery approach. Apart from the pretreatment of the raw material, hydrolysis is the basis for the conversion of the cellulose and hemicellulose fraction into fermentable sugars. After hydrolysis, usually a solid-liquid separation takes place, in order to separate the residual plant material from the sugar-rich fraction, which can be subsequently used in a fermentation step. In order to factor out the separation step, the usage of in alginate immobilized crude cellulose fiber beads (CFBs) were evaluated. Pretreated cellulose fibers are incorporated in an alginate matrix together with the relevant enzymes. In doing so, sugars diffuse trough the alginate matrix, allowing a simplified delivery into the surrounding fluid. This again reduces product inhibition of the glucose on the enzyme catalysts. By means of standardized bead production the hydrolysis in lab scale was possible. First results show that liberation of glucose and xylose is possible, allowing a maximum total sugar yield of 75 %. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650301 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1237 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Hering, T. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Antimikrobielle Oberflächenmodifikation durch Mikropartikel T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Ausbildung von Biofilmen in technischen Anlagen, wie z. B. Kühlkreisläufen, Wasseraufbereitungssystemen und Bioreaktoren, führen zu Materialschäden (Biofouling) und stark erhöhtem Energieaufwand. Im Rahmen der aktuellen Forschungsarbeiten erfolgen aktive sowie passive Bio-Modifikationen auf funktionalisierten magnetischen Mikropartikelober-flächen. Um die verschiedenen funktionalisierten magnetischen Mikropartikel zu analysieren und ihre antimikrobielle Wirkung zu testen, wird der Einsatz einer 3D-gedruckten, magnetischen Plattform für ein Fluoreszenz-basiertes Screening-System untersucht. Für den Oberflächenschutz wurden verschiedene, antimikrobiell funktionalisierte Partikelkombinationen mit dem Mikroorganismus Escherichia coli GFPmut2 in Bezug auf aktiven Oberflächenschutz verglichen. Um die antimikrobielle Oberflächeneffekte von synergistischen Kombinationen unterschiedlich funktionalisierter Partikel zu bestimmen, werden Oberflächen einem Magnetfeld ausgesetzt, das die Mikropartikel als definierte Schicht auf ihnen zurück hält. Diese modifizierten Oberflächen können sowohl durch Fluoreszenzspektroskopie als auch -mikroskopie analysiert werden. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650084 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1302 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wulfhorst, H. A1 - Merseburg, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Batteriekomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffströmen einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix für die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierfür wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gefällt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung höhere Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si–C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die ökonomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650333 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1234 EP - 1235 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Ayala, Rafael Ceja A1 - Harris, Isaac A1 - Kleefeld, Andreas T1 - Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary JF - Inverse Problems and Imaging N2 - In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method. Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3934/ipi.2023051 SN - 1930-8337 SN - 1930-8345 (eISSN) VL - 18 IS - 3 SP - 708 EP - 729 PB - AIMS CY - Springfield ER - TY - CHAP A1 - Kahra, Marvin A1 - Breuß, Michael A1 - Kleefeld, Andreas A1 - Welk, Martin ED - Brunetti, Sara ED - Frosini, Andrea ED - Rinaldi, Simone T1 - An Approach to Colour Morphological Supremum Formation Using the LogSumExp Approximation T2 - Discrete Geometry and Mathematical Morphology N2 - Mathematical morphology is a part of image processing that has proven to be fruitful for numerous applications. Two main operations in mathematical morphology are dilation and erosion. These are based on the construction of a supremum or infimum with respect to an order over the tonal range in a certain section of the image. The tonal ordering can easily be realised in grey-scale morphology, and some morphological methods have been proposed for colour morphology. However, all of these have certain limitations. In this paper we present a novel approach to colour morphology extending upon previous work in the field based on the Loewner order. We propose to consider an approximation of the supremum by means of a log-sum exponentiation introduced by Maslov. We apply this to the embedding of an RGB image in a field of symmetric 2x2 matrices. In this way we obtain nearly isotropic matrices representing colours and the structural advantage of transitivity. In numerical experiments we highlight some remarkable properties of the proposed approach. Y1 - 2024 SN - 978-3-031-57793-2 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-031-57793-2_25 N1 - Third International Joint Conference, DGMM 2024, Florence, Italy, April 15–18, 2024 SP - 325 EP - 337 PB - Springer CY - Cham ER - TY - CHAP A1 - Pieronek, Lukas A1 - Kleefeld, Andreas ED - Constanda, Christian ED - Harris, Paul T1 - The Method of Fundamental Solutions for Computing Interior Transmission Eigenvalues of Inhomogeneous Media T2 - Integral Methods in Science and Engineering: Analytic Treatment and Numerical Approximations N2 - The method of fundamental solutions is applied to the approximate computation of interior transmission eigenvalues for a special class of inhomogeneous media in two dimensions. We give a short approximation analysis accompanied with numerical results that clearly prove practical convenience of our alternative approach. Y1 - 2019 SN - 978-3-030-16077-7 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-16077-7_28 SP - 353 EP - 365 PB - Birkhäuser CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Bung, Daniel Bernhard T1 - Extreme flooding in Western Germany: some thoughts on hazards, return periods and risk JF - Hydrolink N2 - The low-pressure system Bernd involved extreme rainfalls in the Western part of Germany in July 2021, resulting in major floods, severe damages and a tremendous number of casualties. Such extreme events are rare and full flood protection can never be ensured with reasonable financial means. But still, this event must be starting point to reconsider current design concepts. This article aims at sharing some thoughts on potential hazards, the selection of return periods and remaining risk with the focus on Germany. Y1 - 2021 IS - 4 SP - 108 EP - 113 PB - International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR) CY - Madrid ER - TY - CHAP A1 - Abele, Daniel A1 - Kleefeld, Andreas ED - Constanda, Christian T1 - New Numerical Results for the Optimization of Neumann Eigenvalues T2 - Computational and Analytic Methods in Science and Engineering N2 - We present new numerical results for shape optimization problems of interior Neumann eigenvalues. This field is not well understood from a theoretical standpoint. The existence of shape maximizers is not proven beyond the first two eigenvalues, so we study the problem numerically. We describe a method to compute the eigenvalues for a given shape that combines the boundary element method with an algorithm for nonlinear eigenvalues. As numerical optimization requires many such evaluations, we put a focus on the efficiency of the method and the implemented routine. The method is well suited for parallelization. Using the resulting fast routines and a specialized parametrization of the shapes, we found improved maxima for several eigenvalues. Y1 - 2020 SN - 978-3-030-48185-8 (Print) SN - 978-3-030-48186-5 (Online) U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-48186-5_1 SP - 1 EP - 20 PB - Birkhäuser CY - Cham ER - TY - CHAP A1 - Losse, Ann-Kathrin A1 - Gehrke, Melanie A1 - Ullrich, André A1 - Czarnecki, Christian A1 - Sultanow, Eldar A1 - Breithaupt, Carsten A1 - Koch, Christian T1 - Entwicklung einer Open-Data-Referenzarchitektur für die Luftfahrtindustrie T2 - INFORMATIK 2022 - Informatik in den Naturwissenschaften, Proceedings N2 - Open Data impliziert die freie Zugänglichkeit, Verfügbarkeit und Wiederverwendbarkeit von Datensätzen. Obwohl hochwertige Datensätze öffentlich verfügbar sind, ist der Zugang zu diesen und die Transparenz über die Formate nicht immer gegeben. Dies mindert die optimale Nutzung des Potenzials zur Wertschöpfung, trotz der vorherrschenden Einigkeit über ihre Chancen. Denn Open Data ermöglicht das Vorantreiben von Compliance-Themen wie Transparenz und Rechenschaftspflicht bis hin zur Förderung von Innovationen. Die Nutzung von Open Data erfordert Mut und eine gemeinsame Anstrengung verschiedener Akteure und Branchen. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden auf Grundlage des Design Science-Ansatzes eine Open Data Capability Map sowie darauf aufbauend eine Datenarchitektur für Open Data in der Luftfahrtindustrie an einem Beispiel entwickelt. Y1 - 2022 SN - 978-3-88579-720-3 U6 - https://doi.org/10.18420/inf2022_103 SN - 1617-5468 N1 - INFORMATIK 2022, 26. - 30. September 2022, Hamburg SP - 1203 EP - 1209 PB - GI - Gesellschaft für Informatik CY - Bonn ER - TY - CHAP A1 - Vladova, Gergana A1 - Ullrich, André A1 - Sultanow, Eldar A1 - Tobolla, Marinho A1 - Sebrak, Sebastian A1 - Czarnecki, Christian A1 - Brockmann, Carsten T1 - Visual analytics for knowledge management T2 - INFORMATIK 2023 - Designing Futures: Zukünfte gestalten N2 - The management of knowledge in organizations considers both established long-term processes and cooperation in agile project teams. Since knowledge can be both tacit and explicit, its transfer from the individual to the organizational knowledge base poses a challenge in organizations. This challenge increases when the fluctuation of knowledge carriers is exceptionally high. Especially in large projects in which external consultants are involved, there is a risk that critical, company-relevant knowledge generated in the project will leave the company with the external knowledge carrier and thus be lost. In this paper, we show the advantages of an early warning system for knowledge management to avoid this loss. In particular, the potential of visual analytics in the context of knowledge management systems is presented and discussed. We present a project for the development of a business-critical software system and discuss the first implementations and results. Y1 - 2023 SN - 978-3-88579-731-9 U6 - https://doi.org/10.18420/inf2023_187 SN - 1617-5468 N1 - INFORMATIK 2023, 26. - 29. September 2023, Berlin SP - 1851 EP - 1870 PB - GI - Gesellschaft für Informatik CY - Bonn ER -