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In proton therapy, the dose from secondary neutrons to the patient can contribute to side effects and the creation of secondary cancer. A simple and fast detection system to distinguish between dose from protons and neutrons both in pretreatment verification as well as potentially in vivo monitoring is needed to minimize dose from secondary neutrons. Two 3 mm long, 1 mm diameter organic scintillators were tested for candidacy to be used in a proton–neutron discrimination detector. The SCSF-3HF (1500) scintillating fibre (Kuraray Co. Chiyoda-ku, Tokyo, Japan) and EJ-260 plastic scintillator (Eljen Technology, Sweetwater, TX, USA) were irradiated at the TRIUMF Neutron Facility and the Proton Therapy Research Centre. In the proton beam, we compared the raw Bragg peak and spread-out Bragg peak response to the industry standard Markus chamber detector. Both scintillator sensors exhibited quenching at high LET in the Bragg peak, presenting a peak-to-entrance ratio of 2.59 for the EJ-260 and 2.63 for the SCSF-3HF fibre, compared to 3.70 for the Markus chamber. The SCSF-3HF sensor demonstrated 1.3 times the sensitivity to protons and 3 times the sensitivity to neutrons as compared to the EJ-260 sensor. Combined with our equations relating neutron and proton contributions to dose during proton irradiations, and the application of Birks’ quenching correction, these fibres provide valid candidates for inexpensive and replicable proton-neutron discrimination detectors
We present a concise mini overview on the approaches to the disposal of nuclear waste currently used or deployed. The disposal of nuclear waste is the end point of nuclear waste management (NWM) activities and is the emplacement of waste in an appropriate facility without the intention to retrieve it. The IAEA has developed an internationally accepted classification scheme based on the end points of NWM, which is used as guidance. Retention times needed for safe isolation of waste radionuclides are estimated based on the radiotoxicity of nuclear waste. Disposal facilities usually rely on a multi-barrier defence system to isolate the waste from the biosphere, which comprises the natural geological barrier and the engineered barrier system. Disposal facilities could be of a trench type, vaults, tunnels, shafts, boreholes, or mined repositories. A graded approach relates the depth of the disposal facilities’ location with the level of hazard. Disposal practices demonstrate the reliability of nuclear waste disposal with minimal expected impacts on the environment and humans.
Am Lehr- und Forschungsgebiet Holzbau der Fachhochschule Aachen wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens „Nachhaltige Standardbrücken in Holzbauweise“ Standardtypen für Geh- und Radwegbrücken entwickelt. Die Brücken sind durch konsequente Umsetzungen von Maßnahmen des konstruktiven Holzschutzes für eine Nutzung von mehr als 80~Jahren konzipiert. Innovative Lösungen für Bauteile und Anschlüsse sowie Materialalternativen im Bereich des Belages und der Geländer ermöglichen eine wartungsarme Konstruktion und tragen somit zur Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit bei.
Um den Einsatz der entwickelten Standardbrückentypen in der Praxis zu erleichtern, wurden Leistungsverzeichnisse, Musterstatiken, Musterzeichnungen und umfangreiche Detailkataloge als Unterstützung für Planer und Bauherren erstellt. Damit die Randbedingungen für eine lange Lebensdauer während der Nutzung der Brücke erhalten bleiben, wurden Leitfäden für die Pflege und Wartung sowie für die Brückenprüfung erarbeitet. Der Beitrag gibt Einblicke in das Forschungsvorhaben und seine Resultate.
Benchmarking of various LiDAR sensors for use in self-driving vehicles in real-world environments
(2022)
Abstract
In this paper, we report on our benchmark results of the LiDAR sensors Livox Horizon, Robosense M1, Blickfeld Cube, Blickfeld Cube Range, Velodyne Velarray H800, and Innoviz Pro. The idea was to test the sensors in different typical scenarios that were defined with real-world use cases in mind, in order to find a sensor that meet the requirements of self-driving vehicles. For this, we defined static and dynamic benchmark scenarios. In the static scenarios, both LiDAR and the detection target do not move during the measurement. In dynamic scenarios, the LiDAR sensor was mounted on the vehicle which was driving toward the detection target. We tested all mentioned LiDAR sensors in both scenarios, show the results regarding the detection accuracy of the targets, and discuss their usefulness for deployment in self-driving cars.
Die Institution Hochschule hat das Potenzial, über transformatives Forschen und Lehren und den entsprechenden Wissenstransfer in den lokalen Kontext strategisch-verlässliche Partnerin der Großen Transformation zur Nachhaltigkeit zu werden und bei der Ausbildung von Pionierinnen und Pionieren des Wandels mitzuwirken. Der Lehr- und Forschungsschwerpunkt „Zukunftsfähige Transformation” am Fachbereich Architektur der FH Aachen widmet sich seit 2020 dem Tagebauumfeld Hambach im Rheinischen Revier, um dort angewandt und in Kooperation neue Narrative, innovative Prozesse, ortsbezogene Konzepte und strategische Projekte zu entwickeln und umzusetzen.
Non-intrusive measuring techniques have attained a lot of interest in relation to both hydraulic modeling and prototype applications. Complimenting acoustic techniques, significant progress has been made for the development of new optical methods. Computer vision techniques can help to extract new information, e. g. high-resolution velocity and depth data, from videos captured with relatively inexpensive, consumer-grade cameras. Depth cameras are sensors providing information on the distance between the camera and observed features. Currently, sensors with different working principles are available. Stereoscopic systems reference physical image features (passive system) from two perspectives; in order to enhance the number of features and improve the results, a sensor may also estimate the disparity from a detected light to its original projection (active stereo system). In the current study, the RGB-D camera Intel RealSense D435, working on such stereo vision principle, is used in different, typical hydraulic modeling applications. All tests have been conducted at the Utah Water Research Laboratory. This paper will demonstrate the performance and limitations of the RGB-D sensor, installed as a single camera and as camera arrays, applied to 1) detect the free surface for highly turbulent, aerated hydraulic jumps, for free-falling jets and for an energy dissipation basin downstream of a labyrinth weir and 2) to monitor local scours upstream and downstream of a Piano Key Weir. It is intended to share the authors’ experiences with respect to camera settings, calibration, lightning conditions and other requirements in order to promote this useful, easily accessible device. Results will be compared to data from classical instrumentation and the literature. It will be shown that even in difficult application, e. g. the detection of a highly turbulent, fluctuating free-surface, the RGB-D sensor may yield similar accuracy as classical, intrusive probes.
Frequency mixing magnetic detection (FMMD) has been explored for its applications in fields of magnetic biosensing, multiplex detection of magnetic nanoparticles (MNP) and the determination of core size distribution of MNP samples. Such applications rely on the application of a static offset magnetic field, which is generated traditionally with an electromagnet. Such a setup requires a current source, as well as passive or active cooling strategies, which directly sets a limitation based on the portability aspect that is desired for point of care (POC) monitoring applications. In this work, a measurement head is introduced that involves the utilization of two ring-shaped permanent magnets to generate a static offset magnetic field. A steel cylinder in the ring bores homogenizes the field. By variation of the distance between the ring magnets and of the thickness of the steel cylinder, the magnitude of the magnetic field at the sample position can be adjusted. Furthermore, the measurement setup is compared to the electromagnet offset module based on measured signals and temperature behavior.
„kocotte“ (eine Abwandlung eines kleinen Kochtopfs) soll drei aktuelle Ernährungstrends kombinieren: Gesundheit, Nachhaltigkeit und Genuss. Der Markt bietet viele Angebote, die einen oder auch zwei Themen kombinieren – von Special-Interest-Publikationen über Diätprogramme bis hin zu Foodvereinigungen – alle mit Daseinsberechtigung. Will oder muss ich aber beispielsweise meine Essgewohnheiten umstellen, gibt es kein überzeugendes Werkzeug, das mir alle drei Themen zusammenfasst. Hier soll „kocotte“ ein neues Angebot machen.
Man könnte vermuten, dass in einem so weit entwickelten Land wie Deutschland Geschlechterdiskriminierung bereits erfolgreich überwunden wurde – doch das entspricht nicht der Realität. Besonders in Führungspositionen fällt dieses Ungleichgewicht auf. Eine Ursache dafür ist das historisch etablierte Rollenverständnis, aber auch vonseiten der Frauen gibt es häufig ein grundlegendes Problem: Sie trauen sich zu wenig zu. Die Kampagne soll junge Frauen dazu motivieren, ihre beruflichen Ambitionen hoch anzusetzen und zielstrebig zu verfolgen. Das Online-Portal "femiverse" ist dabei ihr Wegbereiter. Es ermöglicht einen direkten Austausch mit anderen Nutzer:innen und eröffnet durch Workshops mit Unternehmer:innen neue Perspektiven. Die Bezeichnung „Powerfrau“ ist überholt – Frauen in Führungspositionen sind keine Ausnahmetalente, sie sind die Normalität von morgen.
Digitalisierung macht’s möglich: mittlerweile beziehen sich Designer:innen in ihrer Konzeptentwicklung immer häufiger auf Referenzdesigns. Sie picken sich die Eigenschaften aus ihnen heraus, von denen sie sich die größte Marktfähigkeit versprechen, und basteln sie zu einem neuen Produkt zusammen. Voilà.
Doch wie unkonventionell kann Design noch sein? Wie viel Luft bleibt der Kreativität unter dem immer enger geschnürten Korsett der Marktfähigkeit?
Alexej Kaspor eröffnet die Diskussion mit einem provokanten Projekt, das einen kritischen Blick in die Zukunft des Industriedesigns wirft.
Dazu fasst er gängige Designprogramme in einer Software zusammen und verbindet sie mit einer künstlichen Intelligenz, die die aktuelle Entwicklung digital rationalisieren und auf die Spitze treiben soll.
Diese führt Meta-Analysen über das Nutzungsverhalten durch und prüft damit Frameworks von Referenzdesigns auf ihre Vermarktbarkeit. Aus diesen entwickelt sie dann Gestaltungsvorschläge, ohne beim Seiltanz zwischen Trendhörigkeit und Scheinindividualismus aus dem Gleichgewicht zu kommen. Innerhalb von Sekunden werden den Designer:innen perfekte Vorschläge übers Metaverse simuliert. Auf dem Silbertablett serviert, übersichtlich und gefährlich einfach. Bereit, kombiniert und in Produktion gebracht zu werden.
Auch mit dem Tracking der KI kann niemand mithalten: um immer am Puls der Zeit zu bleiben, benachrichtigt sie die Designer:innen in Echtzeit über die neuesten Innovationen und Trends.
Ressourcenraubendes Herumprobieren in CAD-Programmen gehört also der Vergangenheit an. Das Programm schafft Abhilfe, und verspricht dabei auch noch die höchste Effizienz, konkret: garantiertes Kapital.
Schlagende Argumente, die die Schwächen der Konsumgesellschaft und Kommerzialisierung gezielt ausgenutzen. Es entsteht die perfekte Marketingmaßnahme, ein genialer Treiber für den Turbokapitalismus. Kram, den niemand braucht und zynische Statussymbole inklusive.
Der Stolz der geltungsbedürftigen Designer:innen wird dabei selbstverständlich nicht untergraben. Sie sollen mitziehen. Mit zahlreichen Notches wird der Erfolg und die Konkurrenzfähigkeit des Produkts prognostiziert und ihnen Honig ums Maul geschmiert.
Die beklemmende Vorahnung wird sich bestätigen. Schritt für Schritt enteignet die KI den Designer:innen ihre Kreativität, bis sie nicht mehr sind als die Kurator:innen berechenbarer Produktkonzepte. Der Spätkapitalismus hat sie in der Mangel.
Versprochen: diese Arbeit lässt niemanden kalt.
In dieser Arbeit wurde sich mit der Frage auseinandergesetzt, wie sich der Nahrungsmittelanbau im urbanen Raum entwickeln könnte. Eine spannende Alternative zu traditionellen Anbaumethoden ist die Hydroponik, der Anbau von Pflanzen ohne Erde. Basierend auf dieser Technologie wurde in diesem Projekt ein Indoor-Garden-System gestaltet, welches den Nahrungsmittelanbau zurück zur Verbraucher:In bringt und zu einem bewussteren Umgang mit Lebensmitteln anregen soll.
Denn mit „INGA“ kann frisches, pestizidfreies Blattgemüse ganz einfach zu Hause selbst angebaut werden. Das hydroponische System schafft mithilfe einer Nährstofflösung und künstlichem Licht optimale Wachstumsbedingungen für die Pflanzen – ganz unabhängig von örtlichen Gegebenheiten. Mithilfe seiner Modularität können Nutzer:Innen „INGA“ nach Belieben konfigurieren. Damit wird es einer breiten Zielgruppe mit unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht und ermöglicht pestizidfreie Nahrung – auch in den Städten.
Vom Airbag zum Rucksack mit Upcycling : Kampagne zur Steigerung der Bekanntheit der Marke Airpaq
(2022)
In der Automobilindustrie entsteht ein enormes Ausmaß an Abfall. Genau an dieser Stelle greift das Kölner Start-up Airpaq ein, das nachhaltige Rucksäcke und Accessoires aus Autoschrott unter fairen Arbeitsbedingungen in der EU herstellt. Das Ziel der Kampagne ist es, die Markenbekanntheit zu steigern und eine tiefergreifende und lang anhaltende Verbindung zur jungen Zielgruppe aufzubauen. Genau so, wie Airpaq den Taschen-Markt revolutioniert, stellt auch die junge Zielgruppe immer wieder Altbewährtes infrage. Mit der „HOLYSCRAP“-Bewegung ruft die Kampagne Upcycling-Abenteuer ins Leben. Die Kampagne ermutigt dazu, Teil der Upcycling-Community zu werden, um immer wieder neu und anders "schrottastische" Erlebnisse zu entdecken. So soll eingeladen werden, nicht nur beim Griff zur Tasche mal etwas Neues auszuprobieren, sondern auch bei allen gemeinsamen Aktivitäten, die man mit Airpaq erlebt.
Nach drei Jahren ist der Anblick der beigen Kommode doch etwas langweilig geworden und es steht ein Tapetenwechsel an? Das ist noch lange kein Grund, neue Möbel kaufen zu müssen. Mit dem „BOBBI“-Regal lässt sich das Farbkonzept des Möbelstücks fortlaufend anpassen. Das reduzierte Grundgestell basiert auf einem einfachen Stecksystem und ermöglicht nicht nur einen schnellen, intuitiven Aufbau, sondern auch eine modulare Erweiterung des Regalsystems. Eintönig? Nein Danke! Zeitloses, langlebiges Design muss nicht schlicht und farblos sein! Der Schlüssel liegt in der Individualisierbarkeit. Mithilfe einer einfachen textilen Bespannungstechnik passt der Kunde das Gerüst nach seinen Vorstellungen an. Auf diese Weise kann der Charakter des Möbelstücks nicht nur farblich, sondern auch strukturell regelmäßig verändert werden und trägt zu einer nachhaltigen und achtsamen Raumgestaltung bei.
trust me
(2022)
"trust me" ist eine schwarz-weiß Fotoserie, präsentiert als Diashow mit unterlegtem Soundtrack. Es geht um das Vertrauen zwischen Model, Fotografin und Betrachter:innen. Die Darsteller sind ausschließlich homosexuelle Männer und begeben sich in intime Situationen und Posen. Die Fotos sind überwiegend Aktaufnahmen und nehmen eine pornografische Richtung an. Die Fragestellung zu Beginn war, wie weit vertrauen die unerfahrenen Models der Fotografin und was sind diese bereit, von sich zu zeigen. Die offene Kommunikation über die Richtung des Projekts war die essenzielle Basis für die Fotoshootings. Während des Fotografierens lag der Fokus auf möglichst verschiedenen Blickwinkeln, Kulissen, Ausleuchtungen und Motiven. Zusätzlich war der sensible Umgang mit den Männern eine Vertrauensprobe."trust me" lässt auf diversen Ebenen tief blicken und zeigt, wie loslassen aussieht.
Peter und Irene Ludwig galten als das Kunstsammlerpaar Deutschlands. Sie stellten ihre umfangreiche Sammlung der Öffentlichkeit zur Verfügung, so auch dem Ludwig Forum - das Stammmuseum der beiden Aachener. Doch es ist viel mehr als nur ein Museum. Der Gedanke des Forums als einen Ort des Austausches und der Kommunikation mit und über Kunst ist die leittragende Idee. Das neue Erscheinungsbild leitet sich in der Gestaltung bildlich von diesem Forumsgedanken ab. Zur Visualisierung dieser Idee wurden Kommunikationsachsen aufgegriffen, die zur typografischen Ausrichtung genutzt werden. Sie bieten die Möglichkeit, in verschiedene Richtungen zu kommunizieren und Inhalte vielseitig und prägnant zu visualisieren. Die Wortmarke des Ludwig Forums dient dabei als klammerndes Element, welches den Rahmen für die Gestaltung ermöglichen. Mit der Fokussierung auf den Forumsgedanken setzt sich das Ludwig Forum sowohl inhaltlich als nun auch gestalterisch von anderen Museumseinrichtungen ab.
Kouyou : Ort im Raum
(2022)
Selbstliebe, der Moment der Ruhe, sich eine mentale Pause erlauben und von allem bewusst abzuschalten, sind aktuelle Themen unserer Gesellschaft. Die Zeit, in der wir leben, bewegt sich in einer Geschwindigkeit, die alle unsere Sinne überlastet und uns nicht mehr erlaubt, selbst zuzuhören oder volle Momente der Ruhe zu erleben. Thema der Bachelorarbeit ist der Entwurf eines Sitzmöbels, welches inspiriert ist durch die sakralische Architektur. Der Stuhl soll das Gefühl von Umformung und Leichtigkeit vermitteln. Er ist aus Eiche gebaut und unterstützt den Menschen in seiner bewussten Sitzhaltung. Die Eiche ist ein Baum, der für Kraft, Durchhaltevermögen und Gerechtigkeit steht. Es heißt auch, wenn man eine Eiche sieht, sie umarmen soll, da sie heilende Kräfte hat. Hier ist aber die Eiche, die den Menschen symbolisch umarmen soll, wenn man auf ihr sitzt. Und somit spielen Architektur, Möbel und der Mensch eine spielende Rolle, und zwar ist es die menschliche Haltung im Raum.
Master of Procrastination
(2022)
In den letzten Jahren ist das Thema “Prokrastinieren” omnipräsent geworden.
Gegensätzlich dazu versuchen immer mehr Menschen sich zu optimieren.
Ziel dieser Arbeit ergibt sich in der Verbindung dieser paradoxen Vorgänge.
Im Video wird nicht nur der Begriff Prokrastinieren erklärt, sondern auch ein
faktisch basierter Leitfaden zum verbesserten Aufschieben präsentiert. Der Zuschauer
kann sich in humoristisch und ironischer Art mit der Thematik auseinandersetzten,
Ohne sich mit der negativen Konnotation zu beschäftigen.
“Master of Procrastination” eröffnet einen neuen Blickwinkel und informierten
Gleichermaßen zu einer unbeliebten Problematik.
The Future of Fitness : Konzeption und Gestaltung einer digitalen Fitness- und Gesundheitsanwendung
(2022)
Laut einer Langzeitstudie bewegt sich mehr als ein Viertel der Weltbevölkerung – rund 2 Milliarden Menschen – zu wenig. Trotzdem ließ sich zuletzt klares Interesse an Fitness- und Gesundheitsmöglichkeiten am stetigen Anstieg der Fitnessstudio-Mitgliederzahl erkennen. Nachdem die Zahl seit 2006 jedes Jahr anstieg, fiel sie in den Pandemie-Jahren. Seit der Pandemie besteht also Bedarf nach einer flexibleren Lösung zu klassischen Studios. Um diesen Bedarf zu decken, wurde eine digitale Lösung zum Thema entwickelt. Dazu wurden Sport und Ernährung zusammengefasst. Das beinhaltet Videoanleitungen, Ernährungs- und Trainingsplanerstellung, individuelle Körperanalyse im Onboarding-Prozess, Verbindung mit Wearables und ein flexibles Online- sowie Studioangebot. Meine Zielgruppe sind Menschen, die flexibel Sport machen, mit Sport anfangen oder ihre allgemeine Gesundheit verbessern wollen.
Soziale Netzwerke gehören zu den größten Konzernen der Welt. Hier werden minütlich Millionen von Nachrichten verschickt. Das Internet spielt eine stetig wachsende Rolle in der zwischenmenschlichen Kommunikation. Und doch funktioniert dort nicht nur die Sprache anders, auch die Persönlichkeit der Menschen kann sich auch verändern. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem „Online-Ich“, das jeder in sich tragen soll. Häufig ist dieses offener, hilfsbereiter und selbstloser, aber eben auch reizbarer, aggressiver und energetischer. Um auf diese Veränderung aufmerksam zu machen, werden die analoge und digitale Persönlichkeit verglichen. Dazu schöpft die Arbeit aus den vielfältigen Möglichkeiten von Virtual Reality, um Betrachtende in die Arbeit miteinzubeziehen.
In dieser Arbeit wurden kinetische Piktogramme als Kommunikationsmittel für das Stadttheater Aachen erstellt. Diese sollen als Erweiterung des bestehenden Corporate Designs ein jüngeres Publikum zu der bestehenden Zuschauerschaft hinzugewinnen. Die Piktogramme sind dabei inhaltlich an verschiedene Aufführungen des Theaters angepasst und unterstützen die Typografie in animierten Plakaten für die Außenwerbung.
Die Umsetzung der kinetischen Piktogramme wurde als Variable Font vollzogen. Damit lässt sich der Schriftschnitt durch verschiedene Interpolation-Achsen nach Belieben manipulieren. Dazu werden die Zwischenschritte automatisch errechnet, was die Technik optimal für eine 2D-Animation macht.
Anhand konkreter Anwendungsbeispiele zeigt diese Arbeit die vielen Vorteile von Variable Fonts und wirft damit einen Blick in das weite Feld ihrer spannenden Möglichkeiten, die bis dato längst noch nicht voll ausgeschöpft wurden.
Cure or blessing? The effect of (non-financial) signals on sustainable venture's funding success
(2022)
This work presents a basic forecast tool for predicting direct normal irradiance (DNI) in hourly resolution, which the Solar-Institut Jülich (SIJ) is developing within a research project. The DNI forecast data shall be used for a parabolic trough collector (PTC) system with a concrete thermal energy storage (C-TES) located at the company KEAN Soft Drinks Ltd in Limassol, Cyprus. On a daily basis, 24-hour DNI prediction data in hourly resolution shall be automatically produced using free or very low-cost weather forecast data as input. The purpose of the DNI forecast tool is to automatically transfer the DNI forecast data on a daily basis to a main control unit (MCU). The MCU automatically makes a smart decision on the operation mode of the PTC system such as steam production mode and/or C-TES charging mode. The DNI forecast tool was evaluated using historical data of measured DNI from an on-site weather station, which was compared to the DNI forecast data. The DNI forecast tool was tested using data from 56 days between January and March 2022, which included days with a strong variation in DNI due to cloud passages. For the evaluation of the DNI forecast reliability, three categories were created and the forecast data was sorted accordingly. The result was that the DNI forecast tool has a reliability of 71.4 % based on the tested days. The result fulfils SIJ’s aim to achieve a reliability of around 70 %, but SIJ aims to still improve the DNI forecast quality.
Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system.
For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems.
For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this article, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail.
Cybersecurity of Industrial Control Systems (ICS) is an important issue, as ICS incidents may have a direct impact on safety of people or the environment. At the same time the awareness and knowledge about cybersecurity, particularly in the context of ICS, is alarmingly low. Industrial honeypots offer a cheap and easy to implement way to raise cybersecurity awareness and to educate ICS staff about typical attack patterns. When integrated in a productive network, industrial honeypots may not only reveal attackers early but may also distract them from the actual important systems of the network. Implementing multiple honeypots as a honeynet, the systems can be used to emulate or simulate a whole Industrial Control System. This paper describes a network of honeypots emulating HTTP, SNMP, S7communication and the Modbus protocol using Conpot, IMUNES and SNAP7. The nodes mimic SIMATIC S7 programmable logic controllers (PLCs) which are widely used across the globe. The deployed honeypots' features will be compared with the features of real SIMATIC S7 PLCs. Furthermore, the honeynet has been made publicly available for ten days and occurring cyberattacks have been analyzed
This paper compares several blade element theory (BET) method-based propeller simulation tools, including an evaluation against static propeller ground tests and high-fidelity Reynolds-Average Navier Stokes (RANS) simulations. Two proprietary propeller geometries for paraglider applications are analysed in static and flight conditions. The RANS simulations are validated with the static test data and used as a reference for comparing the BET in flight conditions. The comparison includes the analysis of varying 2D aerodynamic airfoil parameters and different induced velocity calculation methods. The evaluation of the BET propeller simulation tools shows the strength of the BET tools compared to RANS simulations. The RANS simulations underpredict static experimental data within 10% relative error, while appropriate BET tools overpredict the RANS results by 15–20% relative error. A variation in 2D aerodynamic data depicts the need for highly accurate 2D data for accurate BET results. The nonlinear BET coupled with XFOIL for the 2D aerodynamic data matches best with RANS in static operation and flight conditions. The novel BET tool PropCODE combines both approaches and offers further correction models for highly accurate static and flight condition results.
Altered gastrocnemius contractile behavior in former achilles tendon rupture patients during walking
(2022)
Achilles tendon rupture (ATR) remains associated with functional limitations years after injury. Architectural remodeling of the gastrocnemius medialis (GM) muscle is typically observed in the affected leg and may compensate force deficits caused by a longer tendon. Yet patients seem to retain functional limitations during—low-force—walking gait. To explore the potential limits imposed by the remodeled GM muscle-tendon unit (MTU) on walking gait, we examined the contractile behavior of muscle fascicles during the stance phase. In a cross-sectional design, we studied nine former patients (males; age: 45 ± 9 years; height: 180 ± 7 cm; weight: 83 ± 6 kg) with a history of complete unilateral ATR, approximately 4 years post-surgery. Using ultrasonography, GM tendon morphology, muscle architecture at rest, and fascicular behavior were assessed during walking at 1.5 m⋅s–1 on a treadmill. Walking patterns were recorded with a motion capture system. The unaffected leg served as control. Lower limbs kinematics were largely similar between legs during walking. Typical features of ATR-related MTU remodeling were observed during the stance sub-phases corresponding to series elastic element (SEE) lengthening (energy storage) and SEE shortening (energy release), with shorter GM fascicles (36 and 36%, respectively) and greater pennation angles (8° and 12°, respectively). However, relative to the optimal fascicle length for force production, fascicles operated at comparable length in both legs. Similarly, when expressed relative to optimal fascicle length, fascicle contraction velocity was not different between sides, except at the time-point of peak series elastic element (SEE) length, where it was 39 ± 49% lower in the affected leg. Concomitantly, fascicles rotation during contraction was greater in the affected leg during the whole stance-phase, and architectural gear ratios (AGR) was larger during SEE lengthening. Under the present testing conditions, former ATR patients had recovered a relatively symmetrical walking gait pattern. Differences in seen AGR seem to accommodate the profound changes in MTU architecture, limiting the required fascicle shortening velocity. Overall, the contractile behavior of the GM fascicles does not restrict length- or velocity-dependent force potentials during this locomotor task.
Advances in polymer science have significantly increased polymer applications in life sciences. We report the use of free-standing, ultra-thin polydimethylsiloxane (PDMS) membranes, called CellDrum, as cell culture substrates for an in vitro wound model. Dermal fibroblast monolayers from 28- and 88-year-old donors were cultured on CellDrums. By using stainless steel balls, circular cell-free areas were created in the cell layer (wounding). Sinusoidal strain of 1 Hz, 5% strain, was applied to membranes for 30 min in 4 sessions. The gap circumference and closure rate of un-stretched samples (controls) and stretched samples were monitored over 4 days to investigate the effects of donor age and mechanical strain on wound closure. A significant decrease in gap circumference and an increase in gap closure rate were observed in trained samples from younger donors and control samples from older donors. In contrast, a significant decrease in gap closure rate and an increase in wound circumference were observed in the trained samples from older donors. Through these results, we propose the model of a cell monolayer on stretchable CellDrums as a practical tool for wound healing research. The combination of biomechanical cell loading in conjunction with analyses such as gene/protein expression seems promising beyond the scope published here.
Analysis and computation of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition
(2022)
We provide a new analytical and computational study of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition. These eigenvalues are derived from the scalar inverse scattering problem for an inhomogeneous material with a conductive boundary condition. The goal is to study how these eigenvalues depend on the material parameters in order to estimate the refractive index. The analytical questions we study are: deriving Faber–Krahn type lower bounds, the discreteness and limiting behavior of the transmission eigenvalues as the conductivity tends to infinity for a sign changing contrast. We also provide a numerical study of a new boundary integral equation for computing the eigenvalues. Lastly, using the limiting behavior we will numerically estimate the refractive index from the eigenvalues provided the conductivity is sufficiently large but unknown.
Lolium perenne (perennial ryegrass) is aproductive and high-quality forage grass indigenous to Southern Europe, temperate Asia, and North Africa. Nowadays it is widespread and the dominant grass species on green areas in temperate climates. This abundant source of biomass is suitable for the development of bioeconomic processes because of its high cellulose and water-soluble carbohydrate content. In this work, novel breeds of the perennial ryegrass are being examined with regards to their quality parameters and biotechnological utilization options within the context of bioeconomy. Three processing operations are presented. In the first process, the perennial ryegrass is pretreated by pressing or hydrothermal extraction to derive glucosevia subsequent enzymatic hydrolysis of cellulose. A yield of up to 82 % glucose was achieved when using the hydrothermal ex-traction as pretreatment. In a second process, the ryegrass is used to produce lactic acid in high concentrations. The influence of the growth conditions and the cutting time on the carboxylic acid yield is investigated. A yield of lactic acid of above 150 g kg⁻¹ dry matter was achieved. The third process is to use Lolium perenne as a substrate in the fermentation of K. marxianus for the microbial production of single-cell proteins. The perennial ryegrass is screw-pressed and the press juice is used as medium. When supplementing the press juice with yeast media components, a biomass concentration of up to 16 g L⁻¹ could be achieved.
Hydrogen is playing an increasingly important role in research and politics as an energy carrier of the future. Since hydrogen has commonly been produced from methane by steam reforming, the need for climate-friendly, alternative production routes is emerging. In addition to electrolysis, fermentative routes for the production of so-called biohydrogen are "green" alternatives. The application of microorganisms offers the advantage of sustainable production from renewable resources using easily manageable technologies. In this project, the hyperthermophilic, anaerobic microorganism Thermotoga neapolitana is used for the productio nof biohydrogen from renewable resources. The enzymatically hydrolyzed resources were used in fermentation leading to yield coefficients of 1.8 mole H₂ per mole glucose when using hydrolyzed straw and ryegrass supplemented with medium, respectively. These results are similar to the hydrogen yields when using Thermotoga basal medium with glucose (TBGY) as control group. In order to minimize the supplementation of the hydrolysate and thus increase the economic efficiency of the process, the essential media components were identified. The experiments revealed NaCl, KCl, and glucose as essential components for cell growth as well as biohydrogen production. When excluding NaCl, a decrease of 96% in hydrogen production occured.
On the basis of independent and identically distributed bivariate random vectors, where the components are categorial and continuous variables, respectively, the related concomitants, also called induced order statistic, are considered. The main theoretical result is a functional central limit theorem for the empirical process of the concomitants in a triangular array setting. A natural application is hypothesis testing. An independence test and a two-sample test are investigated in detail. The fairly general setting enables limit results under local alternatives and bootstrap samples. For the comparison with existing tests from the literature simulation studies are conducted. The empirical results obtained confirm the theoretical findings.
Im Handel mit Kraftfahrzeugen gehören Aspekte des gutgläubigen Erwerbs zu den beinahe alltäglichen Standardproblemen. Der BGH fügt in seiner Entscheidung v. 23.9.2022–VZR148/21, MDR 2022, 1541 diesem im Detail breit gefächerten Themenfeld einen weiteren Mosaikstein hinzu: Der Erwerber erhielt das verkaufte Kfz ohne Übergabe einer Zulassungsbescheinigung Teil II, behauptet aber, diese Bescheinigung sei dem vom ihm eingeschalteten Vermittler bei Erwerb (als Fälschung) vorgelegt worden. Tatsächlich befand sich das Original durchgängig beim wahren Eigentümer, der nunmehr Herausgabe des Fahrzeugs verlangt. Der BGH schützt in dieser Gestaltung im Ergebnis den Erwerber. Die Entscheidung ist in mehrfacher Hinsicht bemerkenswert.
The replacement of existing spillway crests or gates with labyrinth weirs is a proven techno-economical means to increase the discharge capacity when rehabilitating existing structures. However, additional information is needed regarding energy dissipation of such weirs, since due to the folded weir crest, a three-dimensional flow field is generated, yielding more complex overflow and energy dissipation processes. In this study, CFD simulations of labyrinth weirs were conducted 1) to analyze the discharge coefficients for different discharges to compare the Cd values to literature data and 2) to analyze and improve energy dissipation downstream of the structure. All tests were performed for a structure at laboratory scale with a height of approx. P = 30.5 cm, a ratio of the total crest length to the total width of 4.7, a sidewall angle of 10° and a quarter-round weir crest shape. Tested headwater ratios were 0.089 ≤ HT/P ≤ 0.817. For numerical simulations, FLOW-3D Hydro was employed, solving the RANS equations with use of finite-volume method and RNG k-ε turbulence closure. In terms of discharge capacity, results were compared to data from physical model tests performed at the Utah Water Research Laboratory (Utah State University), emphasizing higher discharge coefficients from CFD than from the physical model. For upstream heads, some discrepancy in the range of ± 1 cm between literature, CFD and physical model tests was identified with a discussion regarding differences included in the manuscript. For downstream energy dissipation, variable tailwater depths were considered to analyze the formation and sweep-out of a hydraulic jump. It was found that even for high discharges, relatively low downstream Froude numbers were obtained due to high energy dissipation involved by the three-dimensional flow between the sidewalls. The effects of some additional energy dissipation devices, e.g. baffle blocks or end sills, were also analyzed. End sills were found to be non-effective. However, baffle blocks with different locations may improve energy dissipation downstream of labyrinth weirs.
The emerging environmental issues due to the use of fossil resources are encouraging the exploration of new renewable resources. Biomasses are attracting more interest due to the low environmental impacts, low costs, and high availability on earth. In this scenario, green biorefineries are a promising platform in which green biomasses are used as feedstock. Grasses are mainly composed of cellulose and hemicellulose, and lignin is available in a small amount. In this work, a perennial ryegrass was used as feedstock to develop a green bio-refinery platform. Firstly, the grass was mechanically pretreated, thus obtaining a press juice and a press cake fraction. The press juice has high nutritional values and can be employed as part of fermentation media. The press cake can be employed as a substrate either in enzymatic hydrolysis or in solid-state fermentation. The overall aim of this work was to demonstrate different applications of both the liquid and the solid fractions. For this purpose, the filamentous fungus A. niger and the yeast Y. lipolythica were selected for their ability to produce citric acid. Finally, the possibility was assessed to use the press juice as part of fermentation media to cultivate S. cerevisiae and lactic acid bacteria for ethanol and lactic acid fermentation.
With proven impact of statistical fracture analysis on fracture classifications, it is desirable to minimize the manual work and to maximize repeatability of this approach. We address this with an algorithm that reduces the manual effort to segmentation, fragment identification and reduction. The fracture edge detection and heat map generation are performed automatically. With the same input, the algorithm always delivers the same output. The tool transforms one intact template consecutively onto each fractured specimen by linear least square optimization, detects the fragment edges in the template and then superimposes them to generate a fracture probability heat map.
We hypothesized that the algorithm runs faster than the manual evaluation and with low (< 5 mm) deviation. We tested the hypothesis in 10 fractured proximal humeri and found that it performs with good accuracy (2.5 mm ± 2.4 mm averaged Euclidean distance) and speed (23 times faster). When applied to a distal humerus, a tibia plateau, and a scaphoid fracture, the run times were low (1–2 min), and the detected edges correct by visual judgement. In the geometrically complex acetabulum, at a run time of 78 min some outliers were considered acceptable. An automatically generated fracture probability heat map based on 50 proximal humerus fractures matches the areas of high risk of fracture reported in medical literature.
Such automation of the fracture analysis method is advantageous and could be extended to reduce the manual effort even further.
Introduction
In regard of surgical training, the reproducible simulation of life-like proximal humerus fractures in human cadaveric specimens is desirable. The aim of the present study was to develop a technique that allows simulation of realistic proximal humerus fractures and to analyse the influence of rotator cuff preload on the generated lesions in regards of fracture configuration.
Materials and methods
Ten cadaveric specimens (6 left, 4 right) were fractured using a custom-made drop-test bench, in two groups. Five specimens were fractured without rotator cuff preload, while the other five were fractured with the tendons of the rotator cuff preloaded with 2 kg each. The humeral shaft and the shortened scapula were potted. The humerus was positioned at 90° of abduction and 10° of internal rotation to simulate a fall on the elevated arm. In two specimens of each group, the emergence of the fractures was documented with high-speed video imaging. Pre-fracture radiographs were taken to evaluate the deltoid-tuberosity index as a measure of bone density. Post-fracture X-rays and CT scans were performed to define the exact fracture configurations. Neer’s classification was used to analyse the fractures.
Results
In all ten cadaveric specimens life-like proximal humerus fractures were achieved. Two III-part and three IV-part fractures resulted in each group. The preloading of the rotator cuff muscles had no further influence on the fracture configuration. High-speed videos of the fracture simulation revealed identical fracture mechanisms for both groups. We observed a two-step fracture mechanism, with initial impaction of the head segment against the glenoid followed by fracturing of the head and the tuberosities and then with further impaction of the shaft against the acromion, which lead to separation of the tuberosities.
Conclusion
A high energetic axial impulse can reliably induce realistic proximal humerus fractures in cadaveric specimens. The preload of the rotator cuff muscles had no influence on initial fracture configuration. Therefore, fracture simulation in the proximal humerus is less elaborate. Using the presented technique, pre-fractured specimens are available for real-life surgical education.
In der aktuellen Gesellschaft ist ein Konsens davon spürbar, wie „Männlichkeit“ aussehen soll. In der fotografischen Arbeit wird hinterfragt, ob dieses Bild von Maskulinität flexibler gestaltet werden kann und muss. Über verschiede Online-Plattformen wurde nach männlich gelesenen Personen gesucht, die bereit waren, ihre „feminine“ Seite in Bezug auf ihr Aussehen innerhalb eines geschützten Raumes porträtieren zu lassen. Die Arbeit wird in einem Bildband und einem Ausstellungskonzept präsentiert und besteht aus einem 18-monatigem Prozess, 4 bereisten Städten und 30 Shootings. 80 Fotografien zeigen das Experiment, die Freude, aber auch die Überwindungskraft der Porträtierten, die notwendig ist, um Genderklischees zu brechen. Die Individualität der Menschen wird in den bühnenartigen Darstellungen hervorgehoben und gibt einen Denkanstoß zur Neugestaltung und Öffnung des Begriffes „Maskulinität“.
"Heimat" - Ein Begriff, der in den vergangenen Jahren wieder an Brisanz gewonnen hat. Die aktuelle Definition im Duden beschreibt ihn als Geburts- oder Wohnort. Aber hat Heimat wirklich nur eine Definition?
Durch ein begehbares Erlebnis werden die Betrachter:Innen Schritt für Schritt an den Heimatbegriff herangeführt. Neben der aktuellen Defintion werden sie über den Wandel des Heimatbegriffs und seiner Bedeutung in der Geschichte der letzten Jahrhunderte aufgeklärt. Darüber hinaus können sie andere Heimaten entdecken und im Anschluss an einem interaktiven Tisch spielerisch eigene Heimatdefinitionen finden und sie mit denen der Anderen vergleichen. Die Arbeit soll veranschaulichen, wie individuell der Heimatbegriff ist und dass sich eben hinter jeder sogenannten Heimat eine ganz persönliche Geschichte verbirgt.
This study reviews the practice of brake tests in freight railways, which is time consuming and not suitable to detect certain failure types. Public incident reports are analysed to derive a reasonable brake test hardware and communication architecture, which aims to provide automatic brake tests at lower cost than current solutions. The proposed solutions relies exclusively on brake pipe and brake cylinder pressure sensors, a brake release position switch as well as radio communication via standard protocols. The approach is embedded in the Wagon 4.0 concept, which is a holistic approach to a smart freight wagon. The reduction of manual processes yields a strong incentive due to high savings in manual
labour and increased productivity.
Energie zur Teilhabe : Etablierung einer Plattform zum Ausbau der Energiewende für städtische Mieter
(2022)
Die gelungene Energiewende ist essenziell auf dem Weg zur geplanten Klimaneutralität bis 2045. Möglichkeiten für Immobilienbesitzer:innen, sich am Ausbau erneuerbarer Energien zu beteiligen, sind überwiegend bekannt. Mieter:innen im urbanen Raum werden jedoch nicht adäquat darüber aufgeklärt, wie auch sie teilhaben können.
Die Online-Plattform „energiewende-teilhaben.de"" zentriert Wissen und schlägt konkrete personalisierte Maßnahmen zur Partizipation vor. Eine Werbekampagne etabliert die Plattform im städtischen Raum und zeigt bereits motivierten Mieter:innen einfache Möglichkeiten zur Beteiligung auf. Durch eine hohe Sichtbarkeit der wachsenden Community werden noch Unbeteiligte angesteckt und die Wende in der Stadt ausgelöst. Die Kampagne lenkt die Motivationsenergie der Bevölkerung über die Plattform auf Teilhabe und Klimaschutz.
Anhand der Geschichte des Protagonisten Max, wird auf die Gefahr des Internets und der Sozialen Medien hinsichtlich Kinder aufmerksam gemacht. Kinder sind im Internet einigen Gefahren ausgesetzt und ihre Eltern sind sich dessen oftmals kaum bewusst oder haben Probleme, das Tun der Kinder im Auge zu behalten.
Die Geschichte wird durch die Lyrik eines Liedes erzählt. Im dazugehörigen Musikvideo bekommen die Zuschauer:innen einen Einblick in Max Leben und sein Leid. Des Weiteren ist zu sehen, wie Max den Täter verurteilt, seine Fantasie gestohlen zu haben. Unklar bleibt, ob sein Auftreten währenddessen in der Wirklichkeit oder aus seiner verbliebenen Fantasie heraus passiert. Sein schweres Schicksal, ausgedrückt mit aller Härte, soll den Zuschauenden schockierend auf die Problematik aufmerksam machen. Das Projekt soll helfen, diese fehlende Aufmerksamkeit einzudämmen.
Health Literacy : Konzeption und Entwurf eines digitalen Informationsangebots zum Thema Gesundheit
(2022)
Nicht zuletzt die Corona-Pandemie hat gezeigt: Gesundheit geht alle Menschen etwas an. Vom Begriff „Health Literacy“ haben viele aber noch nie gehört. Damit gemeint ist die menschliche Gesundheitskompetenz, also die Fähigkeit, mit gesundheitsrelevanten Informationen richtig umzugehen und daraus selbstbestimmte Entscheidungen in Gesundheitsfragen ableiten zu können.
In dieser Arbeit wurden dazu wichtige Aspekte aus der Studie HLS-GER 1 interaktiv und erlebbar aufbereitet. Durch das ausgewählte Informationsdesign wird die Thematik zugänglich gemacht und aufgezeigt, welche gravierenden Auswirkungen schlecht ausgebildete Health Literacy auf die Selbstbestimmtheit und Chancengleichheit der Menschen hat. "Health Literacy" legt den Finger in die Wunde und zeigt, dass vor allem im Bildungskontext noch sehr viel Handlungsbedarf ist.
Aktuelle Ehrenämter und Möglichkeiten des Austauschs sind in alten Strukturen festgefahren und erfahren wenig Aufmerksamkeit. Die Potenziale von älteren Generationen werden zu selten geschätzt und ausgeschöpft. Dazu werden Sie in vielen neuen Dingen und Anwendungen nicht als Nutzer:innengruppe beachtet und somit Schritt für Schritt ausgegrenzt. Der Ansatz dieser Arbeit war es, eine gesellschaftlich fördernde digitale Oberfläche für den Generationenaustausch zwischen jung und alt zu schaffen - unabhängig von Vereinsstrukturen oder Organisationen. Vereinen wir das Bewusstsein der Alten mit der Neugier und Innovationskraft der Jungen, um eine Zukunft zu schaffen, in der es sich lohnt, jung zu sein, als auch alt zu werden.
Traces of urban change
(2022)
Eine Stadt ist das Ergebnis eines komplexen Urbanisierungsprozesses. Dieser ist vor allem dadurch bestimmt, dass immer mehr Menschen in Städten leben. Das Wachstum und Altern von Städten machen ständige räumliche und bauliche Veränderungen erforderlich. Die Bachelorarbeit verdeutlicht diese strukturellen Veränderungen der Stadt Aachen anhand von analogen Fotografien im Jahr 2022. Dabei werden Spuren aus unterschiedlichen Zeiten betrachtet und natürliche oder durch den Menschen beeinflusste Veränderungen in Form von Verfall, Nutzung und Erneuerung aufgezeigt. Ziel ist es, den Blick auf Details des urbanen Wandels zu richten, um diesen wahrnehmbar und bewusst zu machen. Die Betrachter:innen sollen zum Nachdenken und genauen Hinschauen angeregt werden. Die Fotografien versuchen den zurückliegenden Veränderungsprozess erkennen zu lassen und damit gewissermaßen dessen Geschichte abzubilden.
Für manche mag es banal wirken, doch für Gestalter:innen ist sie unverzichtbar: eine wirklich gute Leuchte für den Arbeitsplatz. Sie hat nämlich einen enormen Einfluss auf die Konzentration und den Komfort. Zudem ermöglicht gutes Licht erst ein sauberes und farbechtes Ergebnis. Dafür wurde in diesem Projekt die perfekte Leuchte entwickelt.
Sie leuchtet die Arbeitsfläche ideal aus und unterstützt das Lesen, Schreiben oder die Arbeit mit technischen Geräten. Durch fünf Drehpunkte ist die Leuchte in alle Richtungen zu bewegen und lässt sich somit individuell auf ihre Aufgaben anpassen. Außerdem wurde Wert daraufgelegt, bestehende Normen und Vorschiften einzuhalten, um den Arbeit- und Gesundheitsschutz zu gewährleisten.
Feierabend? Durch die Dim-Funktion wird die Arbeitsleuchte zu einer gemütlichen Lichtquelle. Unter anderem durch die unsichtbare Stromführung überzeugt die Lampe mit ihrer minimalistischen Designsprache und lässt sich in unterschiedlichste Räume integrieren.
Herzinsuffizienz ist eine der häufigsten Herzerkrankungen in Deutschland. Sie ist fortschreitend und nicht heilbar. Der Krankheitsverlauf ist geprägt von plötzlichen, z.T. lebensbedrohlichen Verschlechterungen und Krankenhauseinweisungen, nach denen die Leistung des Herzen vermindert bleibt. Diese Dekompensationen lassen sich bisher im heimischen Umfeld nicht durch Messwerte vorhersehen.
Dieses Gerät bestimmt die Flüssigkeitsansammlungen in der Lunge, die ein mittelfristiges Symptom einer Dekompensation sind. Außerdem misst es über einen Hautsensor die im Schweiß enthaltene Menge eines Proteins, das bei Überdehnung des Herzmuskels vermehrt im Blutplasma zu finden ist.
So können Dekompensationen bis zu zwei Wochen vor einem akuten Ereignis detektiert und behandelt werden. Außerdem gibt es tagesformabhängige Tipps für die Alltagsgestaltung mit der Erkrankung.
Ländliche Regionen sind häufig infrastrukturell schlechter versorgt als urbane Räume, was sich insbesondere auf die Versorgung mit Gütern des täglichen Bedarfs niederschlägt. Menschen außerhalb städtischer Ballungsgebiete müssen deswegen oft lange Anfahrten zu Supermärkten in Kauf nehmen. Hierbei sind sie vor allem auf das Auto angewiesen.
In dieser Arbeit ist „ILSE“ entstanden. Eine Verkaufsbox, die Menschen in ländlichen Raumstrukturen besser mit Waren versorgt, indem sie dort aufgestellt wird, wo sie auch wirklich benötigt wird.
Dank digitaler Verkaufstechnologien ist „ILSE“ durchgehend geöffnet, auch, wenn andere Supermärkte längst geschlossen sind. Mit einer App wird der Kundschaft der Zugang zum Verkaufsraum und das Bezahlen ermöglicht.
Mit dem Beitrag des Teams der FH Aachen zum SDE 21/22 wird im Projekt LOCAL+ ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit einem innovativen Wohnraumkonzept geplant und umgesetzt. Ziel dieses Konzeptes ist die Verringerung des stetig steigenden Wohnflächenbedarfs durch ein Raum-in-Raum Konzept. Gebäudetechnisch wird in dem Projekt nicht nur das Einzelgebäude betrachtet, sondern unter Berücksichtigung des Gebäudebestandes wird für das Quartier ein innovatives und nachhaltiges Energiekonzept entwickelt. Ein zentrales Wasserstoffsystem ist für ein Quartier geplant, um den Stromverbrauch aus dem Netz im Winter zu reduzieren. Zentraler Bestandteil des TGA-Konzepts ist ein unterirdischer Eisspeicher, eine PVT und eine Wärmepumpe mit intelligenter Regelstrategie. Ein Teil des neuen Gebäudes (Design Challenge DC) wird in Wuppertal als Hausdemonstrationseinheit (HDU) präsentiert. Eine hygrothermische Simulation der HDU wurde mit der WUFI-Software durchgeführt. Da im Innenraum Lehmmodule und -platten als Feuchtigkeitspuffer verwendet werden, spielen die Themen Feuchtigkeit, Holzfäule und Schimmelwachstum eine wichtige Rolle.
Chromatography is the workhorse of biopharmaceutical downstream processing because it can selectively enrich a target product while removing impurities from complex feed streams. This is achieved by exploiting differences in molecular properties, such as size, charge and hydrophobicity (alone or in different combinations). Accordingly, many parameters must be tested during process development in order to maximize product purity and recovery, including resin and ligand types, conductivity, pH, gradient profiles, and the sequence of separation operations. The number of possible experimental conditions quickly becomes unmanageable. Although the range of suitable conditions can be narrowed based on experience, the time and cost of the work remain high even when using high-throughput laboratory automation. In contrast, chromatography modeling using inexpensive, parallelized computer hardware can provide expert knowledge, predicting conditions that achieve high purity and efficient recovery. The prediction of suitable conditions in silico reduces the number of empirical tests required and provides in-depth process understanding, which is recommended by regulatory authorities. In this article, we discuss the benefits and specific challenges of chromatography modeling. We describe the experimental characterization of chromatography devices and settings prior to modeling, such as the determination of column porosity. We also consider the challenges that must be overcome when models are set up and calibrated, including the cross-validation and verification of data-driven and hybrid (combined data-driven and mechanistic) models. This review will therefore support researchers intending to establish a chromatography modeling workflow in their laboratory.
Purpose: A precise determination of the corneal diameter is essential for the diagnosis of various ocular diseases, cataract and refractive surgery as well as for the selection and fitting of contact lenses. The aim of this study was to investigate the agreement between two automatic and one manual method for corneal diameter determination and to evaluate possible diurnal variations in corneal diameter.
Patients and Methods: Horizontal white-to-white corneal diameter of 20 volunteers was measured at three different fixed times of a day with three methods: Scheimpflug method (Pentacam HR, Oculus), placido based topography (Keratograph 5M, Oculus) and manual method using an image analysis software at a slitlamp (BQ900, Haag-Streit).
Results: The two-factorial analysis of variance could not show a significant effect of the different instruments (p = 0.117), the different time points (p = 0.506) and the interaction between instrument and time point (p = 0.182). Very good repeatability (intraclass correlation coefficient ICC, quartile coefficient of dispersion QCD) was found for all three devices. However, manual slitlamp measurements showed a higher QCD than the automatic measurements with the Keratograph 5M and the Pentacam HR at all measurement times.
Conclusion: The manual and automated methods used in the study to determine corneal diameter showed good agreement and repeatability. No significant diurnal variations of corneal diameter were observed during the period of time studied.
Die Oberflächen dentaler Implantate sind definiert durch eine raue Oberfläche, um die Integration in den menschlichen Knochen zu optimieren. Entzündungen des umgebenden Zahnfleisches zählen dabei zu den häufigsten Komplikationen nach einer Implantation. Diese Entzündungen entstehen hauptsächlich durch bakterielle Infektionen des Weichgewebes an der Implantations-Stelle. Die raue Oberfläche trägt jedoch zu einer solchen Infektion bei. Da der Implantat-Kopf zum Teil aus dem Knochen herausragt, erfolgt beispielsweise beim Zähneputzen eine Freilegung der Implantat-Oberfläche. Die durch die Rauheit vergrößerte Oberfläche bietet dabei ideale Voraussetzungen für eine Bakterienansiedlung. In der aktuellen Forschung steht die Entwicklung einer Oberfläche im Vordergrund, die eine antibakterielle Funktionalisierung erzeugt. Diese verhindert die Bakterienansiedlung und wirkt einer Entzündung entgegen. Um die Beschichtung vor Verschleiß zu schützen und ihre Lebensdauer der antibakteriellen Wirkung zu erhöhen, ist es möglich die Oberfläche mit einer
Mikrostruktur zu versehen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation geeigneter Mikrostrukturierungen, die der antibakteriellen Beschichtung einen optimalen Schutz vor Verschleiß bieten. Am Beispiel von Titan-Zahnimplantaten wird der Schutz der aufgetragenen Biohybridbeschichtung gegen abrasiven Verschleiß untersucht. Im Vorfeld wird eine Analyse der fertigungstechnischen Möglichkeiten mit Blick auf dentale Implantate und Mikrostrukturen durchgeführt, um das ein passendes Verfahren zu identifizieren. Die Analogiebauteile als Probenkörper werden, mithilfe des zuvor ausgewählten Verfahrens, mit verschiedenen Mikrostrukturen versehen. Im Rahmen einer Versuchsdurchführung, die die mechanische Belastung bei einem Zahnputzdurchgang imitiert, werden die verschiedenen Mikrostrukturen auf ihre Eignung für diese Anwendung überprüft. Ein Vorversuch dient zur Identifizierung eines geeigneten Ankerpeptids, welches den bindenden Bestandteil der Biohybridbeschichtung darstellt. Aus
drei zuvor ausgewählten Ankerpeptiden wird das mit der besten Adhäsionsfähigkeit herausgestellt. Im finalen Versuchsdurchlauf wird das Ankerpeptid auf die Oberflächen, die mit den Mikrostrukturen versehen sind, aufgetragen. Dabei ist das Ziel eine Mikrostruktur
herauszustellen, die den höchstmöglichen Schutz bietet.
Durch eine Fluoreszenzprüfung mithilfe eines Flourescence Plate Readers wird jede Kombination nach den Belastungsversuchen auf den Restanteil der Beschichtung überprüft.
Das Ergebnis stellt eine Mikrostruktur dar, die den bestmöglichen Schutz bietet. Dies ist erkennbar durch den höchsten Anteil an Restbeschichtung. Eine Strukturierung mit sogenannten Micro-Grooves in Kombination mit dem MacHis-Ankerpeptid erzielte in der Analyse der Belastungssimulationen die besten Ergebnisse bezüglich des Schutzes der Beschichtung. Durch die Versuche bestätigte sich eine weitere
Annahme. Die Strukturierung der Oberfläche erzielt einen deutlich höheren Schutz im Vergleich zu einer unstrukturierten Oberfläche. Zudem hat sich herausgestellt, dass eine Beschichtung mit dem sogenannten PEO-Verfahren eine deutlich größere Adhäsion der
Biohybridbeschichtung erzielt. Dies wird jedoch Thema weiterführender Forschungen sein und kein Bestandteil der vorliegenden Arbeit.
Die Thematik um die Gleichberechtigung von Mann und Frau ist eine hoch aktuelle und wird die Gesellschaft auch in Zukunft weiterhin beschäftigen. Probleme bestehen dabei überall auf der Welt, unterscheiden sich jedoch grundlegend. Obwohl die Voraussetzungen global andere sind, ist das Ziel das gleiche. Die Gleichberechtigung von Mann und Frau. Mit Equality Help entsteht eine Möglichkeit, individuelle Lösungen und Hilfestellungen für jede:n einzelne:n Nutzer:in zu finden. Entscheidend ist dabei die Zusammenarbeit von Wirtschaft, Gesellschaft und Hilfsorganisationen. Mit Hilfe der Digitalisierung kann ein globaler Austausch stattfinden, sowie effizient Prozesse erleichtert werden und für die Thematik sensibilisiert werden. Ziel ist es, Betroffenen zu helfen, als auch jeden Einzelnen in Verantwortung zu nehmen um den gesellschaftlichen Wandel positiv zu beeinflussen.
Bei Schienenfahrzeugen, die mit dem Zugsicherungssystem ETCS betrieben sind, wird die Odometrie durch eine diskrete Ortung mittels physischen Balisen zurückgesetzt.
Diese Arbeit befasst sich mit der Innovation von virtuellen Balisen. Virtuelle Balisen, können eingesetzt werden, um physische, im Gleisbett montierte Balisen zu ersetzen. Durch den Einsatz von virtuellen Balisen soll der Infrastrukturausbau von ETCS vorangetrieben werden, indem sie als virtuelle Komponente auf Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung beantwortet, ob eine bordautonome Zugortung mittels virtuellen Balisen in einem ausgewählten Szenario mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist? Das Szenario besteht aus einem Schienenfahrzeug, welches mit dem Zugsicherungssystem ETCS Level 2 auf einer eingleisigen Nebenstrecke betreiben wird. Hierzu werden zunächst die Grundlagen von ETCS und der satellitenbasierten Ortung erläutert. Des Weiteren werden die Grundlagen des CSM Prozesses und der expliziten Risikoabschätzung eingeführt.
Aufbauend auf diesen Grundlagen wird der CSM Prozess angewandt und dabei eine Systemdefinition mit den Schnittstellen des Systems zur Umwelt erstellt. Mit der Hazop-Methode werden die Gefährdungen der Schnittstellen erfasst und beurteilt. Die sicherheitsrelevanten Gefährdungen werden in einer FMEA bewertet. In der folgenden Diskussion werden sicherheitsrelevante Gefährdungen nochmals betrachtet.
Das Ergebnis der Arbeit ist, dass im ausgewählten Szenario, unter der Verwendung der CSM-Prozesse und der industriell anerkannten Methoden Hazop und FMEA, die Integration der Board-autonomen-Ortung mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist.
Brain Hack
(2022)
Protagonistin des Films ist Cassandra Becker, eine 25-jährige Informatikstudentin und Mitglied der Hackerorganisation PFABW (Progress For a Better World). Sie hat es sich zum Ziel gesetzt, die Welt zu einem besseren Ort zu machen. Sie legt sich allerdings mit den falschen Leuten an und wird für die Verbreitung eines zerstörerischen Computervirus verantwortlich gemacht, der gesundheitliche Folgen für den Menschen mit sich bringt. Sie und ihr bester Freund Jake Fischer haben bei einem PFABW-Mitglied Zuflucht gefunden. Dort versuchen sie gemeinsam herauszufinden, was es mit dem mysteriösen Virus auf sich hat.
The industrial revolution IR4.0 era have driven many states of the art technologies to be introduced especially in the automotive industry. The rapid development of automotive industries in Europe have created wide industry gap between European Union (EU) and developing countries such as in South-East Asia (SEA). Indulging this situation, FH Joanneum, Austria together with European partners from FH Aachen, Germany and Politecnico Di Torino, Italy is taking initiative to close the gap utilizing the Erasmus+ United grant from EU. A consortium was founded to engage with automotive technology transfer using the European ramework to Malaysian, Indonesian and Thailand Higher Education Institutions (HEI) as well as automotive industries. This could be achieved by establishing Engineering Knowledge Transfer Unit (EKTU) in respective SEA institutions guided by the industry partners in their respective countries. This EKTU could offer updated, innovative, and high-quality training courses to increase graduate’s employability in higher education institutions and strengthen relations between HEI and the wider economic and social environment by addressing Universityindustry cooperation which is the regional priority for Asia. It is expected that, the Capacity Building Initiative would improve the quality of higher education and enhancing its relevance for the labor market and society in the SEA partners. The outcome of this project would greatly benefit the partners in strong and complementary partnership targeting the automotive industry and enhanced larger scale international cooperation between the European and SEA partners. It would also prepare the SEA HEI in sustainable partnership with Automotive industry in the region as a mean of income generation in the future.
An alternative method is presented to numerically compute interior elastic transmission eigenvalues for various domains in two dimensions. This is achieved by discretizing the resulting system of boundary integral equations in combination with a nonlinear eigenvalue solver. Numerical results are given to show that this new approach can provide better results than the finite element method when dealing with general domains.
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.
Exposure to prolonged periods in microgravity is associated with deconditioning of the musculoskeletal system due to chronic changes in mechanical stimulation. Given astronauts will operate on the Lunar surface for extended periods of time, it is critical to quantify both external (e.g., ground reaction forces) and internal (e.g., joint reaction forces) loads of relevant movements performed during Lunar missions. Such knowledge is key to predict musculoskeletal deconditioning and determine appropriate exercise countermeasures associated with extended exposure to hypogravity.
Virtual Reality (VR) offers novel possibilities for remote training regardless of the availability of the actual equipment, the presence of specialists, and the training locations. Research shows that training environments that adapt to users' preferences and performance can promote more effective learning. However, the observed results can hardly be traced back to specific adaptive measures but the whole new training approach. This study analyzes the effects of a combined point and leveling VR-based gamification system on assembly training targeting specific training outcomes and users' motivations. The Gamified-VR-Group with 26 subjects received the gamified training, and the Non-Gamified-VR-Group with 27 subjects received the alternative without gamified elements. Both groups conducted their VR training at least three times before assembling the actual structure. The study found that a level system that gradually increases the difficulty and error probability in VR can significantly lower real-world error rates, self-corrections, and support usages. According to our study, a high error occurrence at the highest training level reduced the Gamified-VR-Group's feeling of competence compared to the Non-Gamified-VR-Group, but at the same time also led to lower error probabilities in real-life. It is concluded that a level system with a variable task difficulty should be combined with carefully balanced positive and negative feedback messages. This way, better learning results, and an improved self-evaluation can be achieved while not causing significant impacts on the participants' feeling of competence.
The recent amendment to the Ethernet physical layer known as the IEEE 802.3cg specification, allows to connect devices up to a distance of one kilometer and delivers a maximum of 60 watts of power over a twisted pair of wires. This new standard, also known as 10BASE-TIL, promises to overcome the limits of current physical layers used for field devices and bring them a step closer to Ethernet-based applications. The main advantage of 10BASE- TIL is that it can deliver power and data over the same line over a long distance, where traditional solutions (e.g., CAN, IO-Link, HART) fall short and cannot match its 10 Mbps bandwidth. Due to its recentness, IOBASE- TIL is still not integrated into field devices and it has been less than two years since silicon manufacturers released the first Ethernet-PHY chips. In this paper, we present a design proposal on how field devices could be integrated into a IOBASE-TIL smart switch that allows plug-and-play connectivity for sensors and actuators and is compliant with the Industry 4.0 vision. Instead of presenting a new field-level protocol for this work, we have decided to adopt the IO-Link specification which already includes a plug-and-play approach with features such as diagnosis and device configuration. The main objective of this work is to explore how field devices could be integrated into 10BASE-TIL Ethernet, its adaption with a well-known protocol, and its integration with Industry 4.0 technologies.
The development of protype applications with sensors and actuators in the automation industry requires tools that are independent of manufacturer, and are flexible enough to be modified or extended for any specific requirements. Currently, developing prototypes with industrial sensors and actuators is not straightforward. First of all, the exchange of information depends on the industrial protocol that these devices have. Second, a specific configuration and installation is done based on the hardware that is used, such as automation controllers or industrial gateways. This means that the development for a specific industrial protocol, highly depends on the hardware and the software that vendors provide. In this work we propose a rapid-prototyping framework based on Arduino to solve this problem. For this project we have focused to work with the IO-Link protocol. The framework consists of an Arduino shield that acts as the physical layer, and a software that implements the IO-Link Master protocol. The main advantage of such framework is that an application with industrial devices can be rapid-prototyped with ease as its vendor independent, open-source and can be ported easily to other Arduino compatible boards. In comparison, a typical approach requires proprietary hardware, is not easy to port to another system and is closed-source.
Gamification applications are on the rise in the manufacturing sector to customize working scenarios, offer user-specific feedback, and provide personalized learning offerings. Commonly, different sensors are integrated into work environments to track workers’ actions. Game elements are selected according to the work task and users’ preferences. However, implementing gamified workplaces remains challenging as different data sources must be established, evaluated, and connected. Developers often require information from several areas of the companies to offer meaningful gamification strategies for their employees. Moreover, work environments and the associated support systems are usually not flexible enough to adapt to personal needs. Digital twins are one primary possibility to create a uniform data approach that can provide semantic information to gamification applications. Frequently, several digital twins have to interact with each other to provide information about the workplace, the manufacturing process, and the knowledge of the employees. This research aims to create an overview of existing digital twin approaches for digital support systems and presents a concept to use digital twins for gamified support and training systems. The concept is based upon the Reference Architecture Industry 4.0 (RAMI 4.0) and includes information about the whole life cycle of the assets. It is applied to an existing gamified training system and evaluated in the Industry 4.0 model factory by an example of a handle mounting.
Digital twins are seen as one of the key technologies of Industry 4.0. Although many research groups focus on digital twins and create meaningful outputs, the technology has not yet reached a broad application in the industry. The main reasons for this imbalance are the complexity of the topic, the lack of specialists, and the unawareness of the twin opportunities. The project "Digital Twin Academy" aims to overcome these barriers by focusing on three actions: Building a digital twin community for discussion and exchange, offering multi-stage training for various knowledge levels, and implementing realworld use cases for deeper insights and guidance. In this work, we focus on creating a flexible learning platform that allows the user to select a training path adjusted to personal knowledge and needs. Therefore, a mix of basic and advanced modules is created and expanded by individual feedback options. The usage of personas supports the selection of the appropriate modules.
The fourth industrial revolution presents a multitude of challenges for industries, one of which being the increased flexibility required of manufacturing lines as a result of increased consumer demand for individualised products. One solution to tackle this challenge is the digital twin, more specifically the standardised model of a digital twin also known as the asset administration shell. The standardisation of an industry wide communications tool is a critical step in enabling inter-company operations. This paper discusses the current state of asset administration shells, the frameworks used to host them and their problems that need to be addressed. To tackle these issues, we propose an event-based server capable of drastically reducing response times between assets and asset administration shells and a multi-agent system used for the orchestration and deployment of the shells in the field.
The minimum dissipation requirement of the thermodynamics of irreversible processes is applied to characterize the existence of laminar and non-laminar, and the co-existence of laminar and turbulent flow zones. Local limitations of the different zones and three different forms of transition are defined. For the Couette flow a non-local “corpuscular” flow mechanism explains the logarithmic law-of-the-wall, maximum turbulent dimensions and a value x=0,415 for the v. Kármán constant. Limitations of the logarithmic law near the wall and in the centre of the experiment are interpreted.
Motile cilia are hair-like cell extensions present in multiple organs of the body. How cilia coordinate their regular beat in multiciliated epithelia to move fluids remains insufficiently understood, particularly due to lack of rigorous quantification. We combine here experiments, novel analysis tools, and theory to address this knowledge gap. We investigate collective dynamics of cilia in the zebrafish nose, due to its conserved properties with other ciliated tissues and its superior accessibility for non-invasive imaging. We revealed that cilia are synchronized only locally and that the size of local synchronization domains increases with the viscosity of the surrounding medium. Despite the fact that synchronization is local only, we observed global patterns of traveling metachronal waves across the multiciliated epithelium. Intriguingly, these global wave direction patterns are conserved across individual fish, but different for left and right nose, unveiling a chiral asymmetry of metachronal coordination. To understand the implications of synchronization for fluid pumping, we used a computational model of a regular array of cilia. We found that local metachronal synchronization prevents steric collisions and improves fluid pumping in dense cilia carpets, but hardly affects the direction of fluid flow. In conclusion, we show that local synchronization together with tissue-scale cilia alignment are sufficient to generate metachronal wave patterns in multiciliated epithelia, which enhance their physiological function of fluid pumping.
Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of the process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances in industrial facilities. Nevertheless, the design of industrial plants is inadequately described in recent codes and guidelines, as they do not consider the dynamic interaction between the structure and the installations and thus the effect of seismic response of the installations on the response of the structure and vice versa. The current code-based approach for the seismic design of industrial facilities is considered not enough for ensure proper safety conditions against exceptional event entailing loss of content and related consequences. Accordingly, SPIF project (Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities) was proposed within the framework of the European H2020 - SERA funding scheme (Seismology and Earthquake Engineering Research Infrastructure Alliance for Europe). The objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial structure equipped with complex process technology by means of shaking table tests. The test structure is a three-story moment resisting steel frame with vertical and horizontal vessels and cabinets, arranged on the three levels and connected by pipes. The dynamic behaviour of the test structure and of its relative several installations is investigated. Furthermore, both process components and primary structure interactions are considered and analyzed. Several PGA-scaled artificial ground motions are applied to study the seismic response at different levels. After each test, dynamic identification measurements are carried out to characterize the system condition. The contribution presents the experimental setup of the investigated structure and installations, selected measurement data and describes the obtained damage. Furthermore, important findings for the definition of performance limits, the effectiveness of floor response spectra in industrial facilities will be presented and discussed.
The paper presents an overview of the past and present of low-emission combustor research with hydrogen-rich fuels at Aachen University of Applied Sciences. In 1990, AcUAS started developing the Dry-Low-NOx Micromix combustion technology. Micromix reduces NOx emissions using jet-in-crossflow mixing of multiple miniaturized fuel jets and combustor air with an inherent safety against flashback. At first, pure hydrogen as fuel was investigated with lab-scale applications. Later, Micromix prototypes were developed for the use in an industrial gas turbine Honeywell/Garrett GTCP-36-300, proving low NOx characteristics during real gas turbine operation, accompanied by the successful definition of safety laws and control system modifications. Further, the Micromix was optimized for the use in annular and can combustors as well as for fuel-flexibility with hydrogen-methane-mixtures and hydrogen-rich syngas qualities by means of extensive experimental and numerical simulations. In 2020, the latest Micromix application will be demonstrated in a commercial 2 MW-class gas turbine can-combustor with full-scale engine operation. The paper discusses the advances in Micromix research over the last three decades.
Experimental investigation of behaviour of masonry infilled RC frames under out-of-plane loading
(2021)
Masonry infills are commonly used as exterior or interior walls in reinforced concrete (RC) frame structures and they can be encountered all over the world, including earthquake prone regions. Since the middle of the 20th century the behaviour of these non-structural elements under seismic loading has been studied in numerous experimental campaigns. However, most of the studies were carried out by means of in-plane tests, while there is a lack of out-of-plane experimental investigations. In this paper, the out-of-plane tests carried out on full scale masonry infilled frames are described. The results of the out-of-plane tests are presented in terms of force-displacement curves and measured out-of-plane displacements. Finally, the reliability of existing analytical approaches developed to estimate the out-of-plane strength of masonry infills is examined on presented experimental results.
This study focuses on thermoelectric elements (TEE) as an alternative for room temperature control. TEE are semi-conductor devices that can provide heating and cooling via a heat pump effect without direct noise emissions and no refrigerant use. An efficiency evaluation of the optimal operating mode is carried out for different numbers of TEE, ambient temperatures, and heating loads. The influence of an additional heat recovery unit on system efficiency and an unevenly distributed heating demand are examined. The results show that TEE can provide heat at a coefficient of performance (COP) greater than one especially for small heating demands and high ambient temperatures. The efficiency increases with the number of elements in the system and is subject to economies of scale. The best COP exceeds six at optimal operating conditions. An additional heat recovery unit proves beneficial for low ambient temperatures and systems with few TEE. It makes COPs above one possible at ambient temperatures below 0 ∘C. The effect increases efficiency by maximal 0.81 (from 1.90 to 2.71) at ambient temperature 5 K below room temperature and heating demand Q˙h=100W but is subject to diseconomies of scale. Thermoelectric technology is a valuable option for electricity-based heat supply and can provide cooling and ventilation functions. A careful system design as well as an additional heat recovery unit significantly benefits the performance. This makes TEE superior to direct current heating systems and competitive to heat pumps for small scale applications with focus on avoiding noise and harmful refrigerants.
Lignite biosolubilization and bioconversion by Bacillus sp.: the collation of analytical data
(2021)
The vast metabolic potential of microbes in brown coal (lignite) processing and utilization can greatly contribute to innovative approaches to sustainable production of high-value products from coal. In this study, the multi-faceted and complex coal biosolubilization process by Bacillus sp. RKB 7 isolate from the Kazakhstan coal-mining soil is reported, and the derived products are characterized. Lignite solubilization tests performed for surface and suspension cultures testify to the formation of numerous soluble lignite-derived substances. Almost 24% of crude lignite (5% w/v) was solubilized within 14 days under slightly alkaline conditions (pH 8.2). FTIR analysis revealed various functional groups in the obtained biosolubilization products. Analyses of the lignite-derived humic products by UV-Vis and fluorescence spectrometry as well as elemental analysis yielded compatible results indicating the emerging products had a lower molecular weight and degree of aromaticity. Furthermore, XRD and SEM analyses were used to evaluate the biosolubilization processes from mineralogical and microscopic points of view. The findings not only contribute to a deeper understanding of microbe–mineral interactions in coal environments, but also contribute to knowledge of coal biosolubilization and bioconversion with regard to sustainable production of humic substances. The detailed and comprehensive analyses demonstrate the huge biotechnological potential of Bacillus sp. for agricultural productivity and environmental health.
Inhaltsverzeichnis
1. Whistleblowing – Chancen & Risiken von Hinweisgebersystemen aus Arbeitnehmer- und Arbeitgebersicht
– Michelle Abraham 3-70
2. Die Bedeutung und rechtliche Bewertung von Vesting-Klauseln bei der Venture-Capital Finanzierung einer Start-Up GmbH
– Natalia Ahmadian 71-137
3. Bewertung der Möglichkeit zur Einführung von Tarifverträgen im deutschen Berufsfußball
– Thomas Büttgenbach 138-190
4. Pflichten und Haftungsrisiken des GmbH-Geschäftsführers bei Compliance-Verstößen
– Naja Keller 191-234
5. Aktienrückkäufe auf dem deutschen Markt nach der Finanzkrise 2008/2009
– Marc Paumer 235-287
6. Will Germany reach its 2030 climate goals in the transportation sector? – An investigation focusing on the new German Emission Trading System
– Axel Plum 288-369
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.
Inhaltsverzeichnis
1. Die Haftung des GmbH-Geschäftsführers in der Insolvenz - Grundsätze
und Modifikationen infolge der Covid-19 Pandemie
– Franziska Tings 3-61
2. Disquotale Gewinnausschüttung in der Organschaft – Die Neuregelung des
§ 14 Abs. 2 KStG und die Auslegung durch die Finanzverwaltung
– Julian Lehner 62-149
3. Auswirkungen des Mauracher Entwurfs auf die Gesellschaft bürgerlichen
Rechts – Neuerfindung oder bloße Korrektur des
Personengesellschaftsrechts?
– Elena Hoß 150-209
4. Befristung von Arbeitsverhältnissen - Rechtliche Rahmenbedingungen und
arbeitsmarktpolitische Chancen und Risiken
– Franziska Gotzens 210-270
5. Die Rolle der psychischen Gesundheit am Arbeitsplatz Entwicklung
exemplarischer Handlungsempfehlungen für den ganzheitlichen Umgang
mit psychischen Belastungen im Homeoffice
– Marie-Sophie Creutz 271-346
6. Tokenisierung von illiquiden Vermögenswerten – Wie Blockchain die
Immobilienwirtschaft verändern kann
– Nils Christ 347-404
This paper presents the laser-based powder bed fusion (L-PBF) using various glass powders (borosilicate and quartz glass). Compared to metals, these require adapted process strategies. First, the glass powders were characterized with regard to their material properties and their processability in the powder bed. This was followed by investigations of the melting behavior of the glass powders with different laser wavelengths (10.6 µm, 1070 nm). In particular, the experimental setup of a CO2 laser was adapted for the processing of glass powder. An experimental setup with integrated coaxial temperature measurement/control and an inductively heatable build platform was created. This allowed the L-PBF process to be carried out at the transformation temperature of the glasses. Furthermore, the component’s material quality was analyzed on three-dimensional test specimen with regard to porosity, roughness, density and geometrical accuracy in order to evaluate the developed L-PBF parameters and to open up possible applications.
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.
Digital Shadows as the aggregation, linkage and abstraction of data relating to physical objects are a central vision for the future of production. However, the majority of current research takes a technocentric approach, in which the human actors in production play a minor role. Here, the authors present an alternative anthropocentric perspective that highlights the potential and main challenges of extending the concept of Digital Shadows to humans. Following future research methodology, three prospections that illustrate use cases for Human Digital Shadows across organizational and hierarchical levels are developed: human-robot collaboration for manual work, decision support and work organization, as well as human resource management. Potentials and challenges are identified using separate SWOT analyses for the three prospections and common themes are emphasized in a concluding discussion.
An acetoin biosensor based on a capacitive electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) structure modified with the enzyme acetoin reductase, also known as butane-2,3-diol dehydrogenase (Bacillus clausii DSM 8716ᵀ), is applied for acetoin detection in beer, red wine, and fermentation broth samples for the first time. The EIS sensor consists of an Al/p-Si/SiO₂/Ta₂O₅ layer structure with immobilized acetoin reductase on top of the Ta₂O₅ transducer layer by means of crosslinking via glutaraldehyde. The unmodified and enzyme-modified sensors are electrochemically characterized by means of leakage current, capacitance–voltage, and constant capacitance methods, respectively.
Ängste und Phobien sind vielseitig. Furcht im Alltag spiegelt sich sowohl in spezifischen Objekten als auch in allgemeinen Situationen wider. Für unbetroffene Menschen sind diese Emotionen oft unbegreiflich, irrational und abstrakt.
In 15 Bildergeschichten werden verschiedene persönliche Ängste humoristisch illustriert und in einer gebundenen Comic-Anthologie zusammengeführt. Der überzogene, bizarre Zeichenstil demonstriert die empfundene Wahrnehmung bei alltäglichen Ängsten auf eine nicht allzu ernst gemeinte Weise. Zeichnerische Ästhetik, von klassischem Comic-Stil bis zum grafischen Horror, und Storytelling stehen hier im Vordergrund. Lesende finden sich selbst in den absurden Geschichten wieder und werden im besten Fall zum Lachen gebracht.
Die Bachelorarbeit SCHRECKLICHES versucht das abstrakte Gefühl der Angst auf nachvollziehbare Art zeichnerisch und mit einer guten Portion Übertreibung zu vermitteln.
Development of open educational resources for renewable energy and the energy transition process
(2021)
The dissemination of knowledge about renewable energies is understood as a social task with the highest topicality. The transfer of teaching content on renewable energies into digital open educational resources offers the opportunity to significantly accelerate the implementation of the energy transition. Thus, in the here presented project six German universities create open educational resources for the energy transition. These materials are available to the public on the internet under a free license. So far there has been no publicly accessible, editable media that cover entire learning units about renewable energies extensively and in high technical quality. Thus, in this project, the content that remains up-to-date for a longer period is appropriately prepared in terms of media didactics. The materials enable lecturers to provide students with in-depth training about technologies for the energy transition. In a particular way, the created material is also suitable for making the general public knowledgeable about the energy transition with scientifically based material.
Seismic vulnerability estimation of existing structures is unquestionably interesting topic of high priority, particularly after earthquake events. Having in mind the vast number of old masonry buildings in North Macedonia serving as public institutions, it is evident that the structural assessment of these buildings is an issue of great importance. In this paper, a comprehensive methodology for the development of seismic fragility curves of existing masonry buildings is presented. A scenario – based method that incorporates the knowledge of the tectonic style of the considered region, the active fault characterization, the earth crust model and the historical seismicity (determined via the Neo Deterministic approach) is used for calculation of the necessary response spectra. The capacity of the investigated masonry buildings has been determined by using nonlinear static analysis. MINEA software (SDA Engineering) is used for verification of the structural safety of the structures Performance point, obtained from the intersection of the capacity of the building and the spectra used, is selected as a response parameter. The thresholds of the spectral displacement are obtained by splitting the capacity curve into five parts, utilizing empirical formulas which are represented as a function of yield displacement and ultimate displacement. As a result, four levels of damage limit states are determined. A maximum likelihood estimation procedure for the process of fragility curves determination is noted as a final step in the proposed procedure. As a result, region specific series of vulnerability curves for structures are defined.
This paper describes the concept of an innovative, interdisciplinary, user-oriented earthquake warning and rapid response system coupled with a structural health monitoring system (SHM), capable to detect structural damages in real time. The novel system is based on interconnected decentralized seismic and structural health monitoring sensors. It is developed and will be exemplarily applied on critical infrastructures in Lower Rhine Region, in particular on a road bridge and within a chemical industrial facility. A communication network is responsible to exchange information between sensors and forward warnings and status reports about infrastructures’health condition to the concerned recipients (e.g., facility operators, local authorities). Safety measures such as emergency shutdowns are activated to mitigate structural damages and damage propagation. Local monitoring systems of the infrastructures are integrated in BIM models. The visualization of sensor data and the graphic representation of the detected damages provide spatial content to sensors data and serve as a useful and effective tool for the decision-making processes after an earthquake in the region under consideration.