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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.
Ziel der Arbeit war es eine spielerische Lernanwendung für Studierende der FH-Aachen zu entwickeln, um das individuelle Lernen zu fördern. Dabei lag der Fokus auf der Konzeptentwicklung eines Serious Games für die Fachhochschule Aachen. Abgeleitet von Motivationstheorien, Game Design Frameworks und Eigenschaften von digitalen spielerischen Konzepten wurde ein Vorgehensmodell zur Konzeptentwicklung eines Serious Games erstellt. Wichtige Punkte für die Anwendung waren eine intensive Austauschmöglichkeiten für Studierende und das Integrieren dieser in die Lehrveranstaltungen der FH-Aachen. In der abschließenden Evaluation wurde positives Feedback der Studierenden eingeholt und damit das Ziel der Arbeit erreicht.
Zusätzlich wurde für das erarbeitete Konzept die Wirtschaftlichkeit überprüft. Dafür wurde während der Bearbeitungszeit mit einem aufgestellten Team ein Business Plan für das Förderprogramm Start-Up transfer.NRW entwickelt.
The international partnership of space agencies has agreed to proceed forward to the Moon sustainably. Activities on the Lunar surface (0.16 g) will allow crewmembers to advance the exploration skills needed when expanding human presence to Mars (0.38 g). Whilst data from actual hypogravity activities are limited to the Apollo missions, simulation studies have indicated that ground reaction forces, mechanical work, muscle activation, and joint angles decrease with declining gravity level. However, these alterations in locomotion biomechanics do not necessarily scale to the gravity level, the reduction in gastrocnemius medialis activation even appears to level off around 0.2 g, while muscle activation pattern remains similar. Thus, it is difficult to predict whether gastrocnemius medialis contractile behavior during running on Moon will basically be the same as on Mars. Therefore, this study investigated lower limb joint kinematics and gastrocnemius medialis behavior during running at 1 g, simulated Martian gravity, and simulated Lunar gravity on the vertical treadmill facility. The results indicate that hypogravity-induced alterations in joint kinematics and contractile behavior still persist between simulated running on the Moon and Mars. This contrasts with the concept of a ceiling effect and should be carefully considered when evaluating exercise prescriptions and the transferability of locomotion practiced in Lunar gravity to Martian gravity.
Dimensionen 1-2021: Magazin der FH Aachen University of Applied Sciences - 50 Jahre FH Aachen
(2021)
04| Adieda & Welkomme
06| Das WIR wird großgeschrieben
08| Hoch aus dem Norden, da komm ich her!
12| „Ich möchte ein Heimatgefühl erzeugen“
14| Das neue Rektorat – persönlich und privat
18| „Wir müssen uns einen Kompass geben“
20| Keime im Wasser
22| „Ist mitgemeint auch wirklich mitgedacht?“
24| Wachs für den Weltraum
28| Auslandssemester trotz Pandemie
30| Virtuelles Reinschnuppern
31| Top-Platzierungen für die FH
32| Luftstrom
36| Gründen will gelehrt sein
38| „Lebende Plastikkugel“
40| Pioniere des 21. Jahrhunderts
43| Wir bleiben in Kontakt
44| Auszeit
46| Hand in Hand ins All
48| Kampf gegen tödliche Infektionen
50| Ein Bau für den Holzbau
52| Wissen ist Silber. Machen ist Gold.
60| Honorarprofessur für Dr. Roger Uhle
61| Faktoren ohne Null
Contractile behavior of the gastrocnemius medialis muscle during running in simulated hypogravity
(2021)
Vigorous exercise countermeasures in microgravity can largely attenuate muscular degeneration, albeit the extent of applied loading is key for the extent of muscle wasting. Running on the International Space Station is usually performed with maximum loads of 70% body weight (0.7 g). However, it has not been investigated how the reduced musculoskeletal loading affects muscle and series elastic element dynamics, and thereby force and power generation. Therefore, this study examined the effects of running on the vertical treadmill facility, a ground-based analog, at simulated 0.7 g on gastrocnemius medialis contractile behavior. The results reveal that fascicle−series elastic element behavior differs between simulated hypogravity and 1 g running. Whilst shorter peak series elastic element lengths at simulated 0.7 g appear to be the result of lower muscular and gravitational forces acting on it, increased fascicle lengths and decreased velocities could not be anticipated, but may inform the development of optimized running training in hypogravity. However, whether the alterations in contractile behavior precipitate musculoskeletal degeneration warrants further study.
Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.
Photoelectrochemical (PEC) biosensors are a rather novel type of biosensors thatutilizelighttoprovideinformationaboutthecompositionofananalyte,enablinglight-controlled multi-analyte measurements. For enzymatic PEC biosensors,amperometric detection principles are already known in the literature. In con-trast, there is only a little information on H+-ion sensitive PEC biosensors. Inthis work, we demonstrate the detection of H+ions emerged by H+-generatingenzymes, exemplarily demonstrated with penicillinase as a model enzyme on atitanium dioxide photoanode. First, we describe the pH sensitivity of the sensorand study possible photoelectrocatalytic reactions with penicillin. Second, weshow the enzymatic PEC detection of penicillin.
A new functionalization method to modify capacitive electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) structures with nanofilms is presented. Layers of polyallylamine hydrochloride (PAH) and graphene oxide (GO) with the compound polyaniline:poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PANI:PAAMPSA) are deposited onto a p-Si/SiO2 chip using the layer-by-layer technique (LbL). Two different enzymes (urease and penicillinase) are separately immobilized on top of a five-bilayer stack of the PAH:GO/PANI:PAAMPSA-modified EIS chip, forming a biosensor for detection of urea and penicillin, respectively. Electrochemical characterization is performed by constant capacitance (ConCap) measurements, and the film morphology is characterized by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). An increase in the average sensitivity of the modified biosensors (EIS–nanofilm–enzyme) of around 15% is found in relation to sensors, only carrying the enzyme but without the nanofilm (EIS–enzyme). In this sense, the nanofilm acts as a stable bioreceptor onto the EIS chip improving the output signal in terms of sensitivity and stability.
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.
Wind energy represents the dominant share of renewable energies. The rotor blades of a wind turbine are typically made from composite material, which withstands high forces during rotation. The huge dimensions of the rotor blades complicate the inspection processes in manufacturing. The automation of inspection processes has a great potential to increase the overall productivity and to create a consistent reliable database for each individual rotor blade. The focus of this paper is set on the process of rotor blade inspection automation by utilizing an autonomous mobile manipulator. The main innovations include a novel path planning strategy for zone-based navigation, which enables an intuitive right-hand or left-hand driving behavior in a shared human–robot workspace. In addition, we introduce a new method for surface orthogonal motion planning in connection with large-scale structures. An overall execution strategy controls the navigation and manipulation processes of the long-running inspection task. The implemented concepts are evaluated in simulation and applied in a real-use case including the tip of a rotor blade form.
Inhaltsverzeichnis
1. Die ordentliche Kündigung chronisch Kranker im Anwendungsbereich des
KSchG
– Nora Trümpener 3-56
2. Die Legitimationswirkung der Gesellschafterliste -
Erfolg trotz Grenzen?
– Jan Peters 57-112
3. Marktmanipulation – Arten, Abgrenzung und gesetzliche Handhabe
– Manuel Herzel 113-170
4. Die Zulässigkeit der Verdachtskündigung im Arbeitsverhältnis
– Alina Vollmann 171-248
5. Praxisorientierter Arbeitgeberleitfaden zur rechtssicheren Einführung von
Homeoffice im Arbeitsverhältnis
– Gina Breuer 249-304
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
Microbial diversity studies regarding the aquatic communities that experienced or are experiencing environmental problems are essential for the comprehension of the remediation dynamics. In this pilot study, we present data on the phylogenetic and ecological structure of microorganisms from epipelagic water samples collected in the Small Aral Sea (SAS). The raw data were generated by massive parallel sequencing using the shotgun approach. As expected, most of the identified DNA sequences belonged to Terrabacteria and Actinobacteria (40% and 37% of the total reads, respectively). The occurrence of Deinococcus-Thermus, Armatimonadetes, Chloroflexi in the epipelagic SAS waters was less anticipated. Surprising was also the detection of sequences, which are characteristic for strict anaerobes—Ignavibacteria, hydrogen-oxidizing bacteria, and archaeal methanogenic species. We suppose that the observed very broad range of phylogenetic and ecological features displayed by the SAS reads demonstrates a more intensive mixing of water masses originating from diverse ecological niches of the Aral-Syr Darya River basin than presumed before.
Temporärer, mobiler Lebensraum: ein Wohnkonzept für Tinyhouses aus alten, ungenutzten Bahnwaggons
(2021)
Das Olympiagelände in München wurde im Jahre 1972 durch die Münchener S-Bahn erreichbar. Nach der Nutzung während der Olympischen Spiele wurde die Strecke weiterhin von der Linie S3angefahren, aber schließlich 1988 stillgelegt und steht seither unter Denkmalschutz. Das umfassende Gelände ist bis heute gut ausgebaut und bietet viel Raum für Freizeitaktivitäten. Nun bietet sich dieser Standort für ein neues Wohnkonzept an. Aus alten, nicht mehr nutzbaren Bahnwaggons entstehen Tinyhouse-Module. Aus dem alten Olympiabahnhof der S3 wird ein neues Viertel für junge Leute, Studenten und alle anderen, die sich vorstellen können in einem Tinyhouse zu wohnen.
Monitoring-System für die Luftrettung: ergonomisches Designkonzept für den medizinischen Anwender
(2021)
Bei einem Luftrettungseinsatz hat die Herstellung der Transportfähigkeit des Patienten Priorität. Im Anschluss erfolgt das Monitoring während des Fluges.
Das Problem dabei ist: Es gibt keine einheitliche Basis zur ergonomischen Nutzung und Datenverwertung der medizinischen Geräte. Kabel, Positionierung und individuelle Displays beeinträchtigen die Anwendenden. Dies kann im schlimmsten Fall die erfolgreiche Patientenbehandlung gefährden und die Übergabe des Patienten verzögern.
Im Konzept wurden die Geräte drahtlos gestaltet. Mittels Knopfdruck am Gerät werden Daten an den Monitor übertragen. Schnell und sicher können EKG, Blutdruck, SPO2 und Temperatur gemessen und Stethoskop, Ultraschall und Videolaryngoskop verwendet werden. Ein Barcode-Scanner dokumentiert Medikamente und verbrauchte Materialien. Im Anschluss wird ein Zielkrankenhaus ausgewählt, die Ankunftszeit angezeigt und Daten protokolliert und übertragen.
Das Projekt bezieht sich auf das globale Konsumverhalten gegenüber Spielwaren unter den Bedingungen des Gender-Marketings im Hinblick auf die nachteiligen Bedingungen für die Entwicklung des Kindes und der Umwelt.
Gestaltet wurde ein Baukastensystem, das sich keiner geschlechtsspezifischen Zuweisung bedient, und so verhindert, dass Kinder, die sich im binären Rollenbild nicht wiederfinden, ausgegrenzt werden. Das Stecksystem ohne Vorgabe einer Anleitung ermöglicht freie Entfaltung beim Spiel und die Förderung der spielerischen und didaktischen Entwicklung eines Kindes.
Spielen ist eine Art des Kindes sich und seine Umwelt zu begreifen und sich dazu auszudrücken. Es werden nicht nur Fähigkeiten erprobt, sondern auch Verhaltensweisen angeeignet und Identitätsmerkmale definiert. Dadurch erhält das Spielzeug eine Vorbildfunktion. Dieser Vorbildfunktion soll das entworfene Produkt gerecht werden.
Biological Cocoon: Gestaltung des künstlichen Frühgeborenenuterus unter Aspekt der User Experience
(2021)
Vor der 37. Schwangerschaftswoche geborene Babys gelten als Frühgeborene, was Stand 2010 weltweit auf jedes zehnte Neugeborene zutrifft. Komplikationen führten 2015 zu einer Million Todesfälle. Die Überlebenden leiden trotz medizinischer Versorgung an den direkten oder späten Folgen. Weltweit wird an einem künstlichen Uterus geforscht. Biological Cocoon ist - basierend auf neuestem Forschungsstand und bei Betreuung im Perinatalzentrum - für Frühgeborene ab der 22. bis 35. Schwangerschaftswoche konzipiert.
Durch Nachahmung natürlicher Gegebenheiten wird die Entwicklung deutlich verbessert, wie zum Beispiel durch das Abspielen der Geräusche im Mutterleib. Die Eltern werden mit einbezogen und fördern die Weiterentwicklung besonders durch Interaktion mit ihrem Frühgeborenen vor Ort und auf Distanz per App.
Biological Cocoon macht die Behandlung angenehm. Spätfolgen beim Neugeborenen werden vermieden.
Die Fast-Fashion-Industrie produziert am laufenden Band neue Kleidung und so schnell wie sie gekauft wird, wird sie auch wieder entsorgt. Das Altkleidersystem ist allerdings an seiner Kapazitätsgrenze angekommen und die sich zuspitzende Lage verlangt nach einer neuen innovativen Lösung. „VABRIC“ ersetzt die herkömmlichen Altkleidercontainer in den Städten und verlängert den Lebenszyklus von Textilien. Durch eine gezielte Vorsortierung entsteht die Möglichkeit Kleidung weiterzuverteilen und in bestehende oder ganz neue Nutzungskreisläufe zu integrieren. Für die Nutzenden wird die Textilspende durch das hochwertige Erscheinungsbild, die zentralen Standorte und die Aufklärung zu einer positiven Erfahrung. „VABRIC“ verkörpert, am Beispiel von Textilien, die Vision, wie wir in Zukunft mit vermeintlichem Abfall umgehen und den wahren Wert von Ressourcen hervorheben und nutzbar machen.
„Printen“ ist ein Multifunktionsdrucksystem, welches dem Nutzer ermöglicht, es zu reparieren.
Das Elektroschrottaufkommen der Welt steigt, deshalb legte die EU neue Maßnahmen zum Ökodesign fest. Diese sollen die Reparierbarkeit von Produkten fördern und geplante Obsoleszenz unterbinden. Ein Vorzeigebeispiel für geplanten Obsoleszenz ist der Drucker.
Das System besteht aus einem Drucker und Scanner, an dem der Nutzer Reparaturen vornehmen kann. Dadurch soll eine stärkere Bindung zum selbst reparierten Gerät entstehen und die Lebensdauer verlängert werden. Durch ein öffnungsfähiges Gehäuse wird die Reparatur ermöglicht. Eine Farbcodierung im Inneren erleichtert die Orientierung und visualisiert zusammengehörende Elemente. Außerdem wurde der Aufbau des Druckers aufgeräumt und vereinfacht. So können einzelne Komponenten problemlos ausgetauscht werden. Ganz nach der Devise: Einfach printen!
Das Ziel des Bibliothekskonzeptes ist es, Hybridbibliotheken als Symbiose aus zukunftsweisender Medientechnologie und klassischer Funktionalität in Modulbauweise in Bestandsarchitektur zu integrieren. Der Lösungsansatz liegt in einer kostengünstigen dynamischen Modularität, welche als Plug-In, Add-On, Single oder Mobilkonzept nutzbar ist. Das modulare System setzt hierbei auf Grundmodule, welche für unterschiedlichste räumliche Gegebenheiten skaliert werden können. Somit können Einrichtungen neue Funktionalitäten integrieren oder auf temporäre Anforderungen strategisch reagieren. Durch die einfache Montage und Transportfähigkeit lassen sich sehr schnell zeitbegrenzte oder dauerhafte Raumkonzepte umsetzen. Das System nimmt die Dynamik des sich verändernden Bedarfs auf und passt sich flexibel den Zielgruppen an, was im Gegensatz dazu bei statischen Systemen nicht der Fall ist.