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Melting probes are a proven tool for the exploration of thick ice layers and clean sampling of subglacial water on Earth. Their compact size and ease of operation also make them a key technology for the future exploration of icy moons in our Solar System, most prominently Europa and Enceladus. For both mission planning and hardware engineering, metrics such as efficiency and expected performance in terms of achievable speed, power requirements, and necessary heating power have to be known.
Theoretical studies aim at describing thermal losses on the one hand, while laboratory experiments and field tests allow an empirical investigation of the true performance on the other hand. To investigate the practical value of a performance model for the operational performance in extraterrestrial environments, we first contrast measured data from terrestrial field tests on temperate and polythermal glaciers with results from basic heat loss models and a melt trajectory model. For this purpose, we propose conventions for the determination of two different efficiencies that can be applied to both measured data and models. One definition of efficiency is related to the melting head only, while the other definition considers the melting probe as a whole. We also present methods to combine several sources of heat loss for probes with a circular cross-section, and to translate the geometry of probes with a non-circular cross-section to analyse them in the same way. The models were selected in a way that minimizes the need to make assumptions about unknown parameters of the probe or the ice environment.
The results indicate that currently used models do not yet reliably reproduce the performance of a probe under realistic conditions. Melting velocities and efficiencies are constantly overestimated by 15 to 50 % in the models, but qualitatively agree with the field test data. Hence, losses are observed, that are not yet covered and quantified by the available loss models. We find that the deviation increases with decreasing ice temperature. We suspect that this mismatch is mainly due to the too restrictive idealization of the probe model and the fact that the probe was not operated in an efficiency-optimized manner during the field tests. With respect to space mission engineering, we find that performance and efficiency models must be used with caution in unknown ice environments, as various ice parameters have a significant effect on the melting process. Some of these are difficult to estimate from afar.
This dataset was acquired at field tests of the steerable ice-melting probe "EnEx-IceMole" (Dachwald et al., 2014). A field test in summer 2014 was used to test the melting probe's system, before the probe was shipped to Antarctica, where, in international cooperation with the MIDGE project, the objective of a sampling mission in the southern hemisphere summer 2014/2015 was to return a clean englacial sample from the subglacial brine reservoir supplying the Blood Falls at Taylor Glacier (Badgeley et al., 2017, German et al., 2021).
The standardized log-files generated by the IceMole during melting operation include more than 100 operational parameters, housekeeping information, and error states, which are reported to the base station in intervals of 4 s. Occasional packet loss in data transmission resulted in a sparse number of increased sampling intervals, which where compensated for by linear interpolation during post processing. The presented dataset is based on a subset of this data: The penetration distance is calculated based on the ice screw drive encoder signal, providing the rate of rotation, and the screw's thread pitch. The melting speed is calculated from the same data, assuming the rate of rotation to be constant over one sampling interval. The contact force is calculated from the longitudinal screw force, which es measured by strain gauges. The used heating power is calculated from binary states of all heating elements, which can only be either switched on or off. Temperatures are measured at each heating element and averaged for three zones (melting head, side-wall heaters and back-plate heaters).
Manufacturing companies across multiple industries face an increasingly dynamic and unpredictable environment. This development can be seen on both the market and supply side. To respond to these challenges, manufacturing companies must implement smart manufacturing systems and become more flexible and agile. The flexibility in operational planning regarding the scheduling and sequencing of customer orders needs to be increased and new structures must be implemented in manufacturing systems’ fundamental design as they constitute much of the operational flexibility available. To this end, smart and more flexible solutions for production planning and control (PPC) are developed. However, scheduling or sequencing is often only considered isolated in a predefined stable environment. Moreover, their orientation on the fundamental logic of the existing IT solutions and their applicability in a dynamic environment is limited. This paper presents a conceptual model for a task-based description logic that can be applied to factory planning, technology planning, and operational control. By using service-oriented architectures, the goal is to generate smart manufacturing systems. The logic is designed to allow for easy and automated maintenance. It is compatible with the existing resource and process allocation logic across operational and strategic factory and production planning.
Traditional vulcanization mold manufacturing is complex, costly, and under pressure due to shorter product lifecycles and diverse variations. Additive manufacturing using Fused Filament Fabrication and high-performance polymers like PEEK offer a promising future in this industry. This study assesses the compressive strength of various infill structures (honeycomb, grid, triangle, cubic, and gyroid) when considering two distinct build directions (Z, XY) to enhance PEEK’s economic and resource efficiency in rapid tooling. A comparison with PETG samples shows the behavior of the infill strategies. Additionally, a proof of concept illustrates the application of a PEEK mold in vulcanization. A peak compressive strength of 135.6 MPa was attained in specimens that were 100% solid and subjected to thermal post-treatment. This corresponds to a 20% strength improvement in the Z direction. In terms of time and mechanical properties, the anisotropic grid and isotropic cubic infill have emerged for use in rapid tooling. Furthermore, the study highlights that reducing the layer thickness from 0.15 mm to 0.1 mm can result in a 15% strength increase. The study unveils the successful utilization of a room-temperature FFF-printed PEEK mold in vulcanization injection molding. The parameters and infill strategies identified in this research enable the resource-efficient FFF printing of PEEK without compromising its strength properties. Using PEEK in rapid tooling allows a cost reduction of up to 70% in tool production.
Eine Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) zur Erfassung eines Magnetfelds, mit einer Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) umfassend: • - mindestens zwei Wiegand-Drähte (20) und • - eine Spulenanordnung (22;122;222), die die mindestens zwei Wiegand-Drähte (20) radial umschließt und die • • • ein Sensorelement (26;126;226) und • • ein Triggerelement (28;128;228), durch das ein Triggermagnetfeld erzeugbar ist, bildet, ist bekannt. Um ein magnetbasiertes Sensorsystem (300;400) zur Erfassung einer Bewegung eines beweglichen Objekts (301;401) zu ermöglichen, das ohne externe Energieversorgung zuverlässig sowie energieeffizient arbeitet und kostengünstig hergestellt werden kann, ist bei der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) eine Wiegand-Triggereinheit (14;14a) vorhanden, umfassend: • - einen Wiegand-Draht (30) und • - eine Trigger-Sensorspule (32), die den Wiegand-Draht (30) radial umschließt, wobei ein erstes Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem ersten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist und ein zweites Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem zweiten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise verstärkt ein in der Trigger-Sensorspule (32) erzeugter Impuls das Gesamtmagnetfeld, das auf die Wiegand-Drähte (20) in der Sensoreinheit einwirkt, derart, dass die Triggefeldstärke aller Wiegand-Drähte (20) überschritten wird und diese im wesentlichen zeitgleich auslösen.
Achieving the 17 Sustainable Development Goals (SDGs) set by the United Nations (UN) in 2015 requires global collaboration between different stakeholders. Industry, and in particular engineers who shape industrial developments, have a special role to play as they are confronted with the responsibility to holistically reflect sustainability in industrial processes. This means that, in addition to the technical specifications, engineers must also question the effects of their own actions on an ecological, economic and social level in order to ensure sustainable action and contribute to the achievement of the SDGs. However, this requires competencies that enable engineers to apply all three pillars of sustainability to their own field of activity and to understand the global impact of industrial processes. In this context, it is relevant to understand how industry already reflects sustainability and to identify competences needed for sustainable development.
Damit Sie auch in den immer häufiger werdenden Onlineveranstaltungen als Moderator gut bestehen, sollten Sie wissen, was bei der Onlinemoderation im Besonderen zu beachten ist.
In diesem dritten Teil der Beitragsserie erfahren Sie, warum online anders als offline ist. Die technischen Möglichkeiten werden vorgestellt und auch wie diese zu nutzen sind. Schließlich erhalten Sie Tipps, die Sie beim Sprechen online beachten sollten.
Damit Sie auch in den immer häufiger werdenden Onlineveranstaltungen als Moderator gut bestehen, sollten Sie wissen, was bei der Onlinemoderation im Besonderen zu beachten ist.
In diesem dritten Teil der Beitragsserie erfahren Sie, warum online anders als offline ist. Die technischen Möglichkeiten werden vorgestellt und auch wie diese zu nutzen sind. Schließlich erhalten Sie Tipps, die Sie beim Sprechen online beachten sollten.
This book is based on a multimedia course for biological and chemical engineers, which is designed to trigger students' curiosity and initiative. A solid basic knowledge of thermodynamics and kinetics is necessary for understanding many technical, chemical, and biological processes.
The one-semester basic lecture course was divided into 12 workshops (chapters). Each chapter covers a practically relevant area of physical chemistry and contains the following didactic elements that make this book particularly exciting and understandable:
- Links to Videos at the start of each chapter as preparation for the workshop
- Key terms (in bold) for further research of your own
- Comprehension questions and calculation exercises with solutions as learning checks
- Key illustrations as simple, easy-to-replicate blackboard pictures
Humorous cartoons for each workshop (by Faelis) additionally lighten up the text and facilitate the learning process as a mnemonic. To round out the book, the appendix includes a summary of the most popular experiments in basic physical chemistry courses, as well as suggestions for designing workshops with exhibits, experiments, and "questions of the day."
Suitable for students minoring in chemistry; chemistry majors are sure to find this slimmed-down, didactically valuable book helpful as well. The book is excellent for self-study.
In times of social climate protection movements, such as Fridays for Future, the priorities of society, industry and higher education are currently changing. The consideration of sustainability challenges is increasing. In the context of sustainable development, social skills are crucial to achieving the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs). In particular, the impact that educational activities have on people, communities and society is therefore coming to the fore. Research has shown that people with high levels of social competence are better able to manage stressful situations, maintain positive relationships and communicate effectively. They are also associated with better academic performance and career success. However, especially in engineering programs, the social pillar is underrepresented compared to the environmental and economic pillars.
In response to these changes, higher education institutions should be more aware of their social impact - from individual forms of teaching to entire modules and degree programs. To specifically determine the potential for improvement and derive resulting change for further development, we present an initial framework for social impact measurement by transferring already established approaches from the business sector to the education sector. To demonstrate the applicability, we measure the key competencies taught in undergraduate engineering programs in Germany.
The aim is to prepare the students for success in the modern world of work and their future contribution to sustainable development. Additionally, the university can include the results in its sustainability report. Our method can be applied to different teaching methods and enables their comparison.
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.
Der Uni-Cup ist ein Amateur Eishockey Turnier der RWTH Aachen. Es treten Studierende und Professor:innen gegeneinander an. Ausgetragen wurde das Turnier vor etwa 2.500 Zuschauern in der 100,5 Arena am Tivoli. Um das Event einer breiteren Masse zugänglich zu machen, wurde dort im Rahmen der Bachelorarbeit erstmals eine Live Übertragung produziert. Das Ziel dabei war es, eine möglichst professionelle und unterhaltsame Show zu kreieren.
In der heutigen digitalisierten und individualisierten Welt spielt das Theater weiterhin eine bedeutende Rolle als kulturelle Institution und als Ort des künstlerischen Ausdrucks. Dabei ist einer der wichtigsten Aspekte die Bewegung. Sie findet auf der Bühne in jeglicher Form statt – Tanz, Gestik, Mimik, die Schritte der Schauspieler:innen, Sprünge, Armbewegungen. All diese unterschiedlichen Arten von Bewegung sind ausschlaggebend für die Wirkung der Texte und Stücke. Für das neue Erscheinungsbild des Düsseldorfer Schauspielhauses wurde dieser Bewegungsaspekt in ein spannendes, modernes und übersichtliches Corporate Design übersetzt. Das Ergebnis: Sonderzeichen, die „Bewegung“ aufgreifen und entsprechend „verformt“ wurden. Durch ihr verändertes Aussehen spiegeln sie diese Bewegung abstrahiert wider und führen abwechslungsreich durch die verschiedenen Medien.
Weithin leuchtend – tief unter der Erde strahlend: Das »Zentrum für internationale Lichtkunst« in Unna ist ein »Unikat« unter den Kunstmuseen weltweit, da das Museum das Einzige ist, welches sich ausschließlich der zeitgenössischen Lichtkunst widmet. Seit 2001 erstreckt sich die Sammlung von 21 dauerhaften Werken in einem großzügigen Kellergewölbe. Viele der Lichtinstallationen wurden eigens für die Räumlichkeiten konzipiert und sind sowohl in ihrem technischen, als auch ästhetischen und perspektivischen Auftritt unverwechselbar.
Die Zielsetzung des Projektes ist es, ein systematisches und einheitliches Erscheinungsbild, welches crossmedial eingesetzt werden kann, zu erarbeiten. Des Weiteren soll die Thematik Lichtkunst in dem Corporate Design aufgegriffen und widergespiegelt werden, sodass die Berührungspunkte des Publikums spannungsvoll und einprägend aufgenommen werden.
Boys will be boys
(2023)
"boys will be boys" erkundet bestehende Meinungen zum Thema Männlichkeit und versucht Alternativen zu finden: Wege, die Männlichkeit gehen und Richtungen, in die sich Männlichkeit verändern kann. Auf 236 Seiten wird das Thema von so vielen Seiten wie irgendwie möglich beleuchtet. Es gibt sowohl sehr persönliche, subjektive Beschäftigung mit dem Thema als auch eine objektive, wissenschaftliche Herangehensweise. Das Buch ist vor allem mit typografischen Elementen gestaltet worden, wobei in Inhalt und Typografie viel Wert auf Niedrigschwelligkeit gelegt wurde. Außen ist ein partieller Relieflack aufgetragen worden, innen hat das Buch bedrucktes Vorsatzpapier. Ziel des Projektes war es, Männlichkeit und die verschiedenen Meinungen dazu möglichst verständlich wiedergeben zu können, um so einen Dialog zum Thema anzuregen.
Entwicklung eines neuen Erscheinungsbildes für das Wallraf-Richartz-Museum und Fondation Carboud
(2023)
Das Wallraf-Richartz-Museum & Fondation Corboud besitzt eine der wichtigsten europäischen Kunstsammlungen vom Mittelalter bis zum 19. Jahrhundert. Durch das Zusammenspiel von Forschung und Vermittlung der Kunst- und Epochengeschichte trägt das Museum maßgeblich zum Erhalt des kulturellen Erbes und dem Meinungsaustausch über die Vergangenheit, Gegenwart und die Zukunft bei. Im Fokus des neuen Erscheinungsbildes steht die an den kulturellen und historischen Kontext angepasste Szenografie des Museums. Die beeindruckend verzierten Bilderrahmen der gezeigten Kunstepochen werden abstrahiert und durch einen typografischen Rahmen neu interpretiert. Das entwickelte Headline-Prinzip wird durch eine sehr zurückhaltende Gestaltung ergänzt, was der Thematik und den gezeigten Meisterwerken Raum zum Wirken verleiht.
Die Bachelorarbeit beschäftigte sich mit der Integration von künstlicher Intelligenz (KI) in softwarebasierte Lösungen und hatte das Ziel, ein prototypisches Lösungsmodell zu entwickeln. Dabei wurde das User-Experience-Designverfahren angewendet, um eine neue innovative Arbeitsweise zu schaffen, die KI-gestützte Produktentwicklungsprozesse umfasst.
Hippocampus
(2023)
Hippocampus – Eine Publikation über das Erscheinungsbild und Verhaltensweisen von Seepferdchen, ihre Lebensräume, Bedrohungen und die Schutzmaßnahmen. Seepferdchen gehören zu den wenigen Fischarten, die allgemein bekannt sind. In den meisten Fällen werden Seepferdchen einfach als »süß« beschrieben. Doch Seepferdchen haben weit mehr zu bieten als ihr märchenhaftes Aussehen. Diese Publikation setzt sich mit kuriosen Erkenntnissen, aktuellen Forschungsergebnissen und Mythen rund um Seepferdchen auseinander und dient als Einstieg in die Thematik.