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Lifting propellers are of increasing interest for Advanced Air Mobility. All propellers and rotors are initially twisted beams, showing significant extension–twist coupling and centrifugal twisting. Torsional deformations severely impact aerodynamic performance. This paper presents a novel approach to assess different reasons for torsional deformations. A reduced-order model runs large parameter sweeps with algebraic formulations and numerical solution procedures. Generic beams represent three different propeller types for General Aviation, Commercial Aviation, and Advanced Air Mobility. Simulations include solid and hollow cross-sections made of aluminum, steel, and carbon fiber-reinforced polymer. The investigation shows that centrifugal twisting moments depend on both the elastic and initial twist. The determination of the centrifugal twisting moment solely based on the initial twist suffers from errors exceeding 5% in some cases. The nonlinear parts of the torsional rigidity do not significantly impact the overall torsional rigidity for the investigated propeller types. The extension–twist coupling related to the initial and elastic twist in combination with tension forces significantly impacts the net cross-sectional torsional loads. While the increase in torsional stiffness due to initial twist contributes to the overall stiffness for General and Commercial Aviation propellers, its contribution to the lift propeller’s stiffness is limited. The paper closes with the presentation of approximations for each effect identified as significant. Numerical evaluations are necessary to determine each effect for inhomogeneous cross-sections made of anisotropic material.
Die Menschheit lebt über ihre Verhältnisse: Permanent übersteigt unser Verbrauch die uns jährlich zur Verfügung stehenden Ressourcen. Der Energiebedarf digitaler Anwendungen wird dabei meist unterschätzt. Wie Interaction-Designer:innen einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger Websites leisten können, ist aktuell nur durch aufwendige Recherche zu beantworten. Die Bachelorarbeit »Seeds« stellt einen Schritt im Prozess zu mehr Nachhaltigkeit dar. Sie umfasst ein Toolkit, bestehend aus einer Website und einem Plugin für gängige Designtools. Dieses bündelt alle Informationen, um das Internet barriereärmer, sozialer, ethischer und eben auch ökologisch verträglicher zu gestalten. Während die Website eine Anlaufstelle für den Wissensaufbau darstellt, unterstützt das Plugin bei der Entwicklung eigener Designs, ohne dass Gestalter:innen den Designprozess verlassen müssen.
Depressed Furniture ist eine abstrakte Übersetzung von Depressionen in Möblierung. Es handelt sich um eine Rauminstallation von fünf Leuchten, die der Erkrankung in einem unüblichen Kontext eine Plattform gibt. Dadurch stellt das Projekt eine Schnittstelle zwischen Kunst, Design und Gesellschaft dar. Jede Leuchte verkörpert eine Empfindung, mit der sich ein Großteil der Betroffenen identifizieren kann. Es wird Bewusstsein für die Komplexität der Krankheit geschaffen und das Tabu um mentale Krankheiten gebrochen. Neben der Regular Collection können auch Tischvarianten (Compact Collection) erworben werden. Depressed Furniture zeigt, dass es durchaus möglich ist, eine unschöne Thematik zu abstrahieren und ihr neutral zu begegnen. Es verdeutlicht, wie Design dazu beitragen kann, sensible Themen auf kreative Weise zu kommunizieren.
Drink me
(2024)
„Drink me“ ist ein Kurzfilm über drei Freunde auf einer Party, auf der ein mysteriöses Getränk verteilt wird, das die Partygäste in einen besonderen Rausch versetzt. Die Farben fangen an zu leuchten, die Musik wird klarer, alles fühlt sich intensiver an. Bis sich die Wahrnehmung der Protagonistin Ally plötzlich verändert: Vom bunt leuchtenden Rauschzustand zur scheinbaren Realität: Einem grauen, kalten Bunker voller abgewrackter Gestalten. Ally versucht die Party zu verlassen, doch während ihre Wahrnehmungen immer weiter verschwimmen, verliert sie gleichzeitig allmählich ihr Bewusstsein. Der Film bietet durch die Darstellung der verschiedenen Wahrnehmungszustände und das Verschwimmen derer ein visuell besonders spannendes Erlebnis.
Die Energiewende wird häufig als „nachhaltig“ bezeichnet, das genaue Begriffsverständnis
bleibt jedoch vage. Diese Transformation von fossilen und nuklearen hin zu erneuerbaren
Energiequellen steht im Fokus der Treibhausgasneutralität. So soll dem fortschreitenden
Klimawandel entgegengetreten werden.
Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Definition eines möglichen Verständnisses von
„Nachhaltigkeit“ in der Energiewende des deutschen Stromsektors. Die leitenden
Forschungsfragen lauten: Was kann im Zusammenhang mit der Energiewende im
Stromsektor Deutschlands unter Nachhaltigkeit verstanden werden? Inwieweit unterscheidet
sich dieses Verständnis von der bisherigen Herangehensweise?
Die Datenbasis zur Beantwortung dieser liefern sechs leitfadengestützte
Expert:inneninterviews. Als Analysemethode dient die inhaltliche Strukturierung nach
Mayring (2015).
Die qualitative Studie hat gezeigt, dass eine nachhaltige Energiewende den Menschen und
die Natur zentralisiert. Weiter aufgeschlüsselt stehen die drei Nachhaltigkeitsdimensionen
und die Generationengerechtigkeit. Dabei dient die ökonomische Dimension der sozialen
und ökologischen. Wichtig sind die Inklusion und Beteiligung von Bevölkerung,
Unternehmen und Politik. Gleichzeitig ist sie Herausforderung und Chance für einen
positiven gesellschaftlichen Wandel. Technisch dienen Windenergie- und
Photovoltaikanlagen als Energielieferanten und Wasserstoffsysteme als Zwischenspeicher,
Stabilitätssicherung und zur Kopplung der Sektoren. Damit ist Nachhaltigkeit die Chance,
die Energiewende richtig zu gestalten und damit über Klimaneutralität hinauszugehen
The growing body of political texts opens up new opportunities for rich insights into political dynamics and ideologies but also increases the workload for manual analysis. Automated speaker attribution, which detects who said what to whom in a speech event and is closely related to semantic role labeling, is an important processing step for computational text analysis. We study the potential of the large language model family Llama 2 to automate speaker attribution in German parliamentary debates from 2017-2021. We fine-tune Llama 2 with QLoRA, an efficient training strategy, and observe our approach to achieve competitive performance in the GermEval 2023 Shared Task On Speaker Attribution in German News Articles and Parliamentary Debates. Our results shed light on the capabilities of large language models in automating speaker attribution, revealing a promising avenue for computational analysis of political discourse and the development of semantic role labeling systems.
As one class of molecular imprinted polymers (MIPs), surface imprinted polymer (SIP)-based biosensors show great potential in direct whole-bacteria detection. Micro-contact imprinting, that involves stamping the template bacteria immobilized on a substrate into a pre-polymerized polymer matrix, is the most straightforward and prominent method to obtain SIP-based biosensors. However, the major drawbacks of the method arise from the requirement for fresh template bacteria and often non-reproducible bacteria distribution on the stamp substrate. Herein, we developed a positive master stamp containing photolithographic mimics of the template bacteria (E. coli) enabling reproducible fabrication of biomimetic SIP-based biosensors without the need for the “real” bacteria cells. By using atomic force and scanning electron microscopy imaging techniques, respectively, the E. coli-capturing ability of the SIP samples was tested, and compared with non-imprinted polymer (NIP)-based samples and control SIP samples, in which the cavity geometry does not match with E. coli cells. It was revealed that the presence of the biomimetic E. coli imprints with a specifically designed geometry increases the sensor E. coli-capturing ability by an “imprinting factor” of about 3. These findings show the importance of geometry-guided physical recognition in bacterial detection using SIP-based biosensors. In addition, this imprinting strategy was employed to interdigitated electrodes and QCM (quartz crystal microbalance) chips. E. coli detection performance of the sensors was demonstrated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and QCM measurements with dissipation monitoring technique (QCM-D).
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) constantly gain in versatility. However, more reliable path planning algorithms are required until full autonomous UAV operation is possible. This work investigates the algorithm 3DVFH* and analyses its dependency on its cost function weights in 2400 environments. The analysis shows that the 3DVFH* can find a suitable path in every environment. However, a particular type of environment requires a specific choice of cost function weights. For minimal failure, probability interdependencies between the weights of the cost function have to be considered. This dependency reduces the number of control parameters and simplifies the usage of the 3DVFH*. Weights for costs associated with vertical evasion (pitch cost) and vicinity to obstacles (obstacle cost) have the highest influence on the failure probability of the local path planner. Environments with mainly very tall buildings (like large American city centres) require a preference for horizontal avoidance manoeuvres (achieved with high pitch cost weights). In contrast, environments with medium-to-low buildings (like European city centres) benefit from vertical avoidance manoeuvres (achieved with low pitch cost weights). The cost of the vicinity to obstacles also plays an essential role and must be chosen adequately for the environment. Choosing these two weights ideal is sufficient to reduce the failure probability below 10%.
N-Acyl-amino acids can act as mild biobased surfactants, which are used, e.g., in baby shampoos. However, their chemical synthesis needs acyl chlorides and does not meet sustainability criteria. Thus, the identification of biocatalysts to develop greener synthesis routes is desirable. We describe a novel aminoacylase from Paraburkholderia monticola DSM 100849 (PmAcy) which was identified, cloned, and evaluated for its N-acyl-amino acid synthesis potential. Soluble protein was obtained by expression in lactose autoinduction medium and co-expression of molecular chaperones GroEL/S. Strep-tag affinity purification enriched the enzyme 16-fold and yielded 15 mg pure enzyme from 100 mL of culture. Biochemical characterization revealed that PmAcy possesses beneficial traits for industrial application like high temperature and pH-stability. A heat activation of PmAcy was observed upon incubation at temperatures up to 80 °C. Hydrolytic activity of PmAcy was detected with several N-acyl-amino acids as substrates and exhibited the highest conversion rate of 773 U/mg with N-lauroyl-L-alanine at 75 °C. The enzyme preferred long-chain acyl-amino-acids and displayed hardly any activity with acetyl-amino acids. PmAcy was also capable of N-acyl-amino acid synthesis with good conversion rates. The best synthesis results were obtained with the cationic L-amino acids L-arginine and L-lysine as well as with L-leucine and L-phenylalanine. Exemplarily, L-phenylalanine was acylated with fatty acids of chain lengths from C8 to C18 with conversion rates of up to 75%. N-lauroyl-L-phenylalanine was purified by precipitation, and the structure of the reaction product was verified by LC–MS and NMR.
Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space.
The “1. Stokes’ problem”, the “suddenly accelerated flat wall”, is the oldest application of the Navier-Stokes equations. Stokes’ solution of the “problem” does not comply with the mathematical theorem of Cauchy and Kowalewskaya on the “Uniqueness and Existence” of solutions of partial differential equations and violates the physical theorem of minimum entropy production/dissipation of the Thermodynamics of Irreversible Processes. The result includes very high local shear stresses and dissipation rates. That is of special interest for the theory of turbulent and mixed turbulent/laminar flow. A textbook solution of the “1. Stokes Problem” is the Couette flow, which has a constant sheer stress along a linear profile. A consequence is that the Navier-Stokes equations do not describe any S-shaped part of a turbulent profile found in any turbulent Couette experiment. The paper surveys arguments referring to that statement, concerning the history of >150 years. Contrary to this there is always a Navier-Stokes solution near the wall, observed by a linear part of the Couette profile. There a turbulent description (e.g. by the logarithmic law-of-the-wall) fails completely. That is explained by the minimum dissipation requirement together with the Couette feature τ = const. The local co-existence of a turbulent zone and a laminar zone near the wall is stable and observed also at high Reynolds-Numbers.
Electronic cigarettes (e-cigarettes) have become popular worldwide with the market growing exponentially in some countries. The absence of product standards and safety regulations requires urgent development of analytical methodologies for the holistic control of the growing diversity of such products. An approach based on low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) at 80 MHz is presented for the simultaneous determination of key parameters: carrier solvents (vegetable glycerine (VG), propylene glycol (PG) and water), total nicotine as well as free-base nicotine fraction. Moreover, qualitative and quantitative determination of fourteen weak organic acids deliberately added to enhance sensory characteristics of e-cigarettes was possible. In most cases these parameters can be rapidly and conveniently determined without using any sample manipulation such as dilution, extraction or derivatization steps. The method was applied for 37 authentic e-cigarettes samples. In particular, eight different organic acids with the content up to 56 mg/mL were detected. Due to its simplicity, the method can be used in routine regulatory control as well as to study release behaviour of nicotine and other e-cigarettes constituents in different products.
Ecosystems : Neuinterpretation von Elementen der Savanne zu Objekten zwischen Kunst und Design.
(2024)
Das Projekt „Ecosystems“ (deutsch Ökosysteme) beschreibt die zusammenhängende Entwicklung eines Produktsystems, inspiriert von einzelnen Elementen der afrikanischen Savanne. Das Ökosystem und alle damit verbundenen Strukturen werden als Grundlage für die Konzeption der Objekte genutzt und fortlaufend weitgehend abstrahiert. Die Produktkollektion, bestehend aus sechs verschiedenen Möbeln und Objekten, stellt zusammen das Ökosystem der afrikanischen Savanne dar. Elemente der Savanne können ganz unterschiedlicher Natur sein. Sowohl die bekannten Tiere, wie die sogenannten Big Five, kleine Savannenbewohner:innen oder unterschiedliche Pflanzen bilden zusammen die Grundlage für das Ökosystem. Jedes Objekt bezieht die Inspiration dabei aus einem anderen Element der Savanne. Die Grundlage der Objekte bildet dabei nicht allein das optische Erscheinungsbild der Tiere und Pflanzen, sondern vielmehr die damit verbundenen Emotionen und Reaktionen.
Gamifizierte Online-Schulung zur IT-Sicherheit : Konzeption & Gestaltung verschiedener Ansätze
(2024)
Das Ziel der webbasierten, gamifizierten Schulung ist die Awareness der IT-Sicherheit für Studierende. Das Verhalten der Studierenden soll nachhaltig geändert werden, damit zukünftige Cyberangriffe weniger wirksam werden. Im Mittelpunkt steht ein spannendes und motivierendes Konzept auf den Grundlagen des Game Based Learnings, das z. B. mit Interactives arbeitet. Zur Stärkung des Risiko-Bewusstseins wurde eine Roadmap entwickelt, die wie ein Spielbrett Zusammenhänge, aber auch den Fortschritt der Schulung aufzeigt. So entstand zunächst in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit einer Wirtschaftsinformatik-Studentin ein technischer Prototyp. Darauf aufbauend wurden weitere konzeptionelle und visuelle Ansätze entwickelt, die das breite Spektrum von Game Based Learning zeigen. Dieses realitätsnahe Projekt zeigt zukunftsweisende Lernumgebungen auf.
Bringing brand experience to marketplaces : ein Online-Marktplatz, der Konsument und Marke verbindet
(2024)
«Keno» zeigt ein Konzept für einen Online-Marktplatz im Fashion-Segment, mit Fokus auf individueller Beratung, digitaler Anprobe und visueller sowie informativer Präsentation der Marken. Marktplätze werden aufgrund von großer Auswahl und Vertrauenswürdigkeit von Konsument:innen bevorzugt aufgesucht. Durch die immersive Darstellung an einem maßgetreuen Avatar und die Einbindung der Marke in das Einkaufserlebnis soll hier die Zahl der Retouren verringert und die Kund:innenzufriedenheit gesteigert werden. Mittels nutzerorientierter Strategien und der Gestaltung eines Designsystems bekam «Keno» seinen Look. Dabei fanden modernste Techniken wie künstliche Intelligenzen und Design Token Systeme Verwendung. Das Projekt zeigt letztendlich Möglichkeiten auf, wie ein Marktplatz durch Brand Experience, Onlineshopping-Wege verkürzen und zu mehr Nachhaltigkeit im E-Commerce beitragen kann.
»Unerwünscht« widmet sich einer Art von architektonischer Gestaltung, die auf tückische Weise als »defensive Architektur« bezeichnet wird. In Form einer Zeitung bietet sie einen umfassenden Einblick in das Thema und gewährt einen vielseitigen Blick in eine Thematik, die im Interesse der Verantwortlichen lieber im Verborgenen geblieben wäre. Defensive Architektur bezeichnet strategische Baumaßnahmen in der Stadt- und Bauplanung, die darauf abzielen, unerwünschte Personengruppen durch unpraktisches oder unbequemes Design von bestimmten Orten fernzuhalten. Diese Maßnahmen richten sich beispielsweise gegen obdachlose Menschen, Jugendliche oder Skateboarder*innen. Die überwiegende Mehrheit der Bevölkerung ist sich weder der Existenz von solchen architektonischen Maßnahmen noch ihrer Auswirkungen auf das Leben der Betroffenen bewusst. »Unerwünscht« zielt darauf ab, diese Lücke in der öffentlichen Wahrnehmung zu schließen.
Weltweit sind 350 Millionen Menschen von Farbenfehlsichtigkeit betroffen, doch nur wenige wissen, dass es eine Lösung für genau dieses Problem gibt. Die ausgearbeitete Werbekampagne und neue Markenkommunikation für EnChroma soll genau diese Menschen ermutigen, sich mit ihrer Krankheit auseinanderzusetzen und das breite Konzept der Lösung zu verstehen. Die speziellen Brillen ermöglichen es den Menschen, Farben im Alltag und Berufsleben in echt wahrzunehmen und diese besser differenzieren zu können. Unsere Welt ist farbcodiert und deshalb ist es besonders wichtig, dass diese Menschen auf das Produkt aufmerksam gemacht werden.
In der heutigen Welt sind Kinder in zunehmendem Maße Stress aus verschiedenen Quellen wie schulischen Anforderungen, familiärem Druck und ungewohnten Situationen ausgesetzt. Dieser Aspekt wird von vielen Erwachsenen oft vernachlässigt. Das kann dazu führen, dass sich bei Kindern Frustration und Ärger aufstauen. Insbesondere das schulische Umfeld stellt ein erhebliches Stresspotenzial dar, da von den Kindern hohe Leistungen erwartet werden. Leistungsdruck, soziale Erwartungen und Frustration tragen zu diesem Eindruck bei. Auch der Unterricht bildet da keine Ausnahme und ist aufgrund seiner zentralen Bedeutung eine potenzielle Stressquelle. Als spezialisierter Begleiter bietet HypnoStress den Kindern die Möglichkeit, mit hypnosebasierten Techniken die Stressoren des Alltags zu bewältigen und sich auf neue Herausforderungen vorzubereiten.
Das Ziel der digitalen Arztpraxis-Management-App „PraXma“ ist es, die Organisation von Arztpraxen, sowie auch das Patient:innen- und Terminmanagement einer Praxis effizienter und reibungsloser zu gestalten. Da 83 Prozent der Patient:innen bei der Digitalisierung des deutschen Gesundheitswesens Nachholbedarf sehen, besteht ein erheblicher Bedarf an Weiterentwicklung in dieser Branche. „PraXma“ gewährleistet Patient:innen mithilfe verschiedener Funktionen einen angenehmeren Arztbesuch. Dazu zählen die patientenorientierte Terminvergabe, der kategorisierte Überblick über Vitalwerte und Pässe und die Einsicht in persönliche Dokumente, wie Befunde, Rezepte und mehr. Auch Ärzt:innen profitieren durch „PraXma“ von einer Automatisierung ihrer alltäglichen Abläufe und minimieren so Überstunden und Stress.
CardboardCastle
(2024)
„CardboardCastle“ ist ein 3D-Animationsfilm. Der Film zeigt die lebendig gewordene Welt zweier Königreiche aus Pappe, die in einem Streit um einen magischen Zauberstab verwickelt sind. Das Projekt beweist, dass es möglich ist, mit der Software „Blender“ einen vollwertigen und hochwertigen 3D-Animationsfilm zu erstellen. Dabei wurden alle Assets bis auf Texturen selbst hergestellt. Die virtuelle Pappe spielt hierbei eine fundamentale Rolle, für diese wurde ein vollkommen neuer Workflow entwickelt, welcher es ermöglicht, realistische Pappe zu visualisieren. „CardboardCastle“ setzt auf eine cinematische Inszenierung von Licht und vereint technisches Wissen mit unterhaltenden Inhalten. Dabei zeigt er die kindliche Vorstellungskraft und lädt die Zuschauer ein, sich an ihre eigenen kindlichen Fantasien zu erinnern.