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Adapting augmented reality systems to the users’ needs using gamification and error solving methods
(2021)
Animations of virtual items in AR support systems are typically predefined and lack interactions with dynamic physical environments. AR applications rarely consider users’ preferences and do not provide customized spontaneous support under unknown situations. This research focuses on developing adaptive, error-tolerant AR systems based on directed acyclic graphs and error resolving strategies. Using this approach, users will have more freedom of choice during AR supported work, which leads to more efficient workflows. Error correction methods based on CAD models and predefined process data create individual support possibilities. The framework is implemented in the Industry 4.0 model factory at FH Aachen.
Industrie 4.0 stellt viele Herausforderungen an produzierende Unternehmen und ihre Beschäf-tigten. Innovative und effektive Trainingsstrategien sind erforderlich, um mit den sich schnell verändernden Produktionsumgebungen und neuen Fertigungstechnologien Schritt halten zu können. Virtual Reality (VR) bietet neue Möglichkeiten für On-the-Job, On-Demand- und Off-Premise-Schulungen. Diese Arbeit stellt ein neues VR Schulungssystem vor, welches sich flexible an unterschiedliche Trainingsobjekte auf Grundlage von Rezepten und CAD Modellen anpassen lässt. Das Konzept basiert auf gerichteten azyklischen Graphen und einem Level-system. Es ermöglicht eine benutzerindividuelle Lerngeschwindigkeit mittels visueller Ele-mente. Das Konzept wurde für einen mechanischen Anwendungsfall mit Industriekomponen-ten implementiert und in der Industrie 4.0-Modellfabrik der FH Aachen umgesetzt.
Architekten und Ingenieure entwerfen häufig Gebäude, ohne zu berücksichtigen, wie die verwendeten Baumaterialien nach ihrer Nutzung zurückgeführt werden können. Daher gelangen Rohstoffe über den Lebenszyklus eines Produkts nicht hinaus oder nicht in den Produktionsprozess zurück.
»Bauwerk Stadt« ist ein digitaler Leitfaden, der durch Bewertungssysteme zur Klassifizierung von Produkten beiträgt und so den Wert sowie die potenzielle Abbauwürdigkeit des Materials ermittelt. Ebenso wird auf der Webseite ein umfassendes Bild der Thematik vermittelt: von der Planung über die Realisierung bis hin zum Rückbau. Durch dokumentarische Texte in modularen Boxen und animierte Grafiken, die selbst zur Architektur werden, werden gewissenhaft Informationen dargeboten.
Die dynamisch gestaltete Webseite soll bei der Planung zum nachhaltigen Bauen helfen und so umsetzbare Handlungsmöglichkeiten aufzeigen sowie das Recyceln unterstützen.
Fitted Fashion: Sizing-Lösung zur Steigerung der Konversion
& Reduzierung von E-Commerce-Retouren
(2021)
Die Zahl der Nutzenden beim Onlineshopping ist in den letzten Jahren deutlich gewachsen. Eines der größten Probleme dabei: Die Retouren. Sowohl die Wirtschaft als auch die Umwelt leiden darunter. Der Hauptgrund für Rücksendungen sind dabei Schwierigkeiten bei der Auswahl der individuell richtigen Größe.
Das Ziel dieses Projektes ist es daher, eine 3D-Körperscan-App zu erstellen. Mit dieser ist es möglich, einen auf die eigenen Körpermaße angepassten Avatar zu erstellen und eine angepasste Stilberatung für die jeweilige Körperform angeboten zu bekommen. Zudem gibt es eine Applikation in Form eines Software Development Kits, welches in Onlineshops eingebunden werden kann. Mit Hilfe der Applikation bekommen Konsumenten die richtige Größe auch beim Onlineshopping angezeigt und tätigen so weniger Fehlkäufe.
Dies bringt nicht nur Vorteile für die Umwelt mit sich und den Unternehmen eine massive Kostenersparnis durch die Einsparung von Retouren, Müll und Personal, sondern schlussendlich auch eine zufriedenere Kundschaft.
Generative Gestaltung: wie eine Herangehensweise die Zukunft des Designs revolutionieren könnte.
(2021)
Diese Bachelorarbeit setzt sich mit der „Generativen Gestaltung“ und ihren Möglichkeiten für Gestaltende auseinander. Die automatisierte Bearbeitung eines gestalterischen Projektes soll vorrangig Vorteile beim Arbeiten mit großen Datenmengen bieten.
Ziel war es, eine Plakatreihe zu entwerfen, die auf der Grundlage eines Codes - also eines strikten Regelwerks - basiert. Mithilfe dieses Verfahrens kann auf Knopfdruck eine beliebige Menge an Plakaten generiert werden. Durch die Festlegung bestimmter Parameter innerhalb des Codes wird gewährleistet, dass jedes ausgespielte Plakat anders ist als sein Vorgänger.
Diese Arbeit dient als eine erste anskizzierte Grundlage dafür, wie grafischer Output automatisiert und vor allem aktualisiert generiert werden kann. Dieses Prinzip kann auf eine Vielzahl von Inhalten und Umsetzungen angewendet werden.
Stretch-shortening type actions are characterized by lengthening of the pre-activated muscle-tendon unit (MTU) in the eccentric phase immediately followed by muscle shortening. Under 1 g, pre-activity before and muscle activity after ground contact, scale muscle stiffness, which is crucial for the recoil properties of the MTU in the subsequent push-off. This study aimed to examine the neuro-mechanical coupling of the stretch-shortening cycle in response to gravity levels ranging from 0.1 to 2 g. During parabolic flights, 17 subjects performed drop jumps while electromyography (EMG) of the lower limb muscles was combined with ultrasound images of the gastrocnemius medialis, 2D kinematics and kinetics to depict changes in energy management and performance. Neuro-mechanical coupling in 1 g was characterized by high magnitudes of pre-activity and eccentric muscle activity allowing an isometric muscle behavior during ground contact. EMG during pre-activity and the concentric phase systematically increased from 0.1 to 1 g. Below 1 g the EMG in the eccentric phase was diminished, leading to muscle lengthening and reduced MTU stretches. Kinetic energy at take-off and performance were decreased compared to 1 g. Above 1 g, reduced EMG in the eccentric phase was accompanied by large MTU and muscle stretch, increased joint flexion amplitudes, energy loss and reduced performance. The energy outcome function established by linear mixed model reveals that the central nervous system regulates the extensor muscles phase- and load-specifically. In conclusion, neuro-mechanical coupling appears to be optimized in 1 g. Below 1 g, the energy outcome is compromised by reduced muscle stiffness. Above 1 g, loading progressively induces muscle lengthening, thus facilitating energy dissipation.
Die Pflanzenvielfalt der Erde steht im Fokus aller Aktivitäten am Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin (BGBM). Umfangreiche wissenschaftliche Sammlungen bilden zusammen mit den historischen Garten- und Gewächshausanlagen, dem Museum und einer modernen Forschungsinfrastruktur die Grundlage für die dortige Arbeit. Darüber hinaus trägt das BGBM mit seinen Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu nationalen und internationalen Biodiversitätsprogrammen bei. Umso wichtiger ist es, der Einrichtung ein klares und modernes Auftreten zu geben. Das neue Erscheinungsbild lässt Garten und Museum durch eine rahmende Typografie zu einer Einheit werden und kommuniziert so auch gleichzeitig das Leitbild der Einrichtung, als „Schaufenster in die Pflanzenwelt“ zu dienen. Es positioniert das BGBM zum einen als wissenschaftliche Institution und zum anderen als farbenfrohes Ausflugsziel und Erholungsort.
The feasibility of light-addressed detection and manipulation of pH gradients inside an electrochemical microfluidic cell was studied. Local pH changes, induced by a light-addressable electrode (LAE), were detected using a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with different measurement modes representing an actuator-sensor system. Biosensor functionality was examined depending on locally induced pH gradients with the help of the model enzyme penicillinase, which had been immobilized in the microfluidic channel. The surface morphology of the LAE and enzyme-functionalized LAPS was studied by scanning electron microscopy. Furthermore, the penicillin sensitivity of the LAPS inside the microfluidic channel was determined with regard to the analyte’s pH influence on the enzymatic reaction rate. In a final experiment, the LAE-controlled pH inhibition of the enzyme activity was monitored by the LAPS.
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.
The compliant nature of distal limb muscle-tendon units is traditionally considered suboptimal in explosive movements when positive joint work is required. However, during accelerative running, ankle joint net mechanical work is positive. Therefore, this study aims to investigate how plantar flexor muscle-tendon behavior is modulated during fast accelerations. Eleven female sprinters performed maximum sprint accelerations from starting blocks, while gastrocnemius muscle fascicle lengths were estimated using ultrasonography. We combined motion analysis and ground reaction force measurements to assess lower limb joint kinematics and kinetics, and to estimate gastrocnemius muscle-tendon unit length during the first two acceleration steps. Outcome variables were resampled to the stance phase and averaged across three to five trials. Relevant scalars were extracted and analyzed using one-sample and two-sample t-tests, and vector trajectories were compared using statistical parametric mapping. We found that an uncoupling of muscle fascicle behavior from muscle-tendon unit behavior is effectively used to produce net positive mechanical work at the joint during maximum sprint acceleration. Muscle fascicles shortened throughout the first and second steps, while shortening occurred earlier during the first step, where negative joint work was lower compared with the second step. Elastic strain energy may be stored during dorsiflexion after touchdown since fascicles did not lengthen at the same time to dissipate energy. Thus, net positive work generation is accommodated by the reuse of elastic strain energy along with positive gastrocnemius fascicle work. Our results show a mechanism of how muscles with high in-series compliance can contribute to net positive joint work.
Glucose oxidase (GOx) is an enzyme frequently used in glucose biosensors. As increased temperatures can enhance the performance of electrochemical sensors, we investigated the impact of temperature pulses on GOx that was drop-coated on flattened Pt microwires. The wires were heated by an alternating current. The sensitivity towards glucose and the temperature stability of GOx was investigated by amperometry. An up to 22-fold increase of sensitivity was observed. Spatially resolved enzyme activity changes were investigated via scanning electrochemical microscopy. The application of short (<100 ms) heat pulses was associated with less thermal inactivation of the immobilized GOx than long-term heating.
Fast jeder zehnte Mensch in Deutschland hat eine Behinderung. Dennoch gibt es gegenüber diesen Personen eine Menge Vorurteile und unangemessenes Verhalten. Dieses Projekt befasst sich mit der Frage, wie Menschen mit einer Behinderung leben, wie sie denken und welche Rolle Barrieren in ihrem Alltag spielen. Dazu wurden Personen mit unterschiedlichen Lebenseinstellungen und Behinderungen porträtiert. Die Arbeit dokumentiert, inwieweit die Behinderung in ihr Leben und in ihre Persönlichkeit mit einspielt. Die Bilderserie in Kombination mit einem Textteil als Printmedium wird ergänzt durch eine Audiodatei. Dieses Zusammenspiel ist wichtig, um eine Barrierefreiheit der Arbeit zu gewährleisten. Auch die Bindungsform und Schriftgestaltung orientieren sich an barrierefreier Gestaltung. Das Projekt trägt dazu bei, Barrieren aufzuheben - sowohl in unseren Köpfen als auch an Bordsteinkanten.
Infused Thermal Solutions (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, but with phase change material (PCM) for thermal energy storage (TES), in combination with lattice - both embedded in additive manufactured functional structures. In this ITS follow-on paper a thermal model approach and associated predictions are presented, related on the ITS functional breadboards developed at FH Aachen. Predictive TES by PCM is provided by a specially developed ITS PCM subroutine, which is applicable in ESATAN. The subroutine is based on the latent heat storage (LHS) method to numerically embed thermo-physical PCM behavior. Furthermore, a modeling approach is introduced to numerically consider the virtual PCM/lattice nodes within the macro-encapsulated PCM voids of the double wall ITS design. Related on these virtual nodes, in-plane and out-of-plane conductive links are defined. The recent additive manufactured ITS breadboard series are thermally cycled in the thermal vacuum chamber, both with and without embedded PCM. Related on breadboard hardware tests, measurement results are compared with predictions and are subsequently correlated. The results of specific simulations and measurements are presented. Recent predictive results of star tracker analyses are also presented in ICES-2021-106, based on this ITS PCM subroutine.
Ukiyo kommt aus dem Japanischen und bedeutet übersetzt so viel wie: „Den Moment leben, ohne von den Sorgen des Lebens berührt zu werden.“ Gerade in Zeiten der Pandemie verliert man oft den Blick für das Schöne im Leben. Der Fotoband „UKIYO“ soll dazu anregen, alltägliche Dinge aus einem neuen Blickwinkel zu betrachten und die Schönheit im Vergänglichen zu erkennen. Die Fotografien sind inspiriert durch das japanische Kunstgenre Ukiyo-e, was wörtlich übersetzt etwa „Bilder der heiteren, fließenden Welt“ heißt. Die Gestaltung des Bildbandes orientiert sich an verschiedenen japanischen Stilmitteln, wie zum Beispiel Wabi-Sabi (die Schönheit im Unvollkommenen) und Mono no aware (eine melancholische Mischung aus Freude, Trauer und Hinnahme). „UKIYO“ nimmt die Betrachter mit auf eine kleine Reise durch die fließende Welt.
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.
In Zeiten der COVID-19-Pandemie ist die Aufklärung der Bevölkerung, besonders in Hygiene- und Gesundheitsfragen, wichtiger denn je. Das Deutsche Hygiene-Museum macht sich genau das zur Aufgabe. Unter Einbeziehung des Museumsprofils „Das Museum vom Menschen“ und der Architektur zwischen Bauhaus und Neoklassizismus erhält das Museum ein neues Erscheinungsbild. Dabei wird der Sammlungsaspekt gezielt visualisiert, denn das Museum zeichnet sich durch einen umfangreichen Sammlungsbestand aus. Die heterogene Sammlungsbreite macht es europaweit zu einem Unikat. Da das Museum einen Teil des Gesundheitssystems darstellt, ist das überwiegend rot gehaltene Corporate Design und die Wort-Bild-Marke eine Anlehnung an das Deutsche Rote Kreuz. Das medienübergreifende Erscheinungsbild unterstreicht somit die Werte und Besonderheiten des Museums und hat zusätzlich den Auftrag, über Hygiene und Gesundheit aufzuklären.
Konzeption eines Flagship-Stores mit Wohlfühl- und Erlebnis-Spaces
Die Bedürfnisse von Besuchern und Kunden eines Geschäfts haben sich über die letzten Jahre stark verändert. Sie möchten das ihr Kauf zum Erlebnis wird. Auf Basis dieser Erkenntnis wurde im Rahmen dieser Arbeit zusammen mit den Produkten des Weltmarktführers für Teichtechnik und Aquaristik „OASE – Living Water“ ein Storekonzept geschaffen. Dieses verbindet den Verkaufsraum mit unterschiedlichen Erlebniswelten, welche auf die jeweilig ausgestellte Produktkategorie abgestimmt sind. Zusätzlich eröffnet ein diverser und aufregend gestalteter Gartenbereich der zum Entspannen und Verweilen einlädt. Der herausstechende Aspekt des Konzepts ist, dass die Produkte sowohl als reines Produkt, als auch in verbauter Version in Aktion zu sehen sind. Auf diese Art bietet die Marke „OASE – Living Water“ ein neues Kauf-Erlebnis an.
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.
Reinforced concrete frames with masonry infill walls are popular form of construction all over the world as well in seismic regions. While severe earthquakes can cause high level of damage of both reinforced concrete and masonry infills, earthquakes of lower to medium intensity some-times can cause significant level of damage of masonry infill walls. Especially important is the level of damage of face loaded infill masonry walls (out-of-plane direction) as out-of-plane load cannot only bring high level of damage to the wall, it can also be life-threating for the people near the wall. The response in out-of-plane direction directly depends on the prior in-plane damage, as previous investigation shown that it decreases resistance capacity of the in-fills. Behaviour of infill masonry walls with and without prior in-plane load is investigated in the experimental campaign and the results are presented in this paper. These results are later compared with analytical approaches for the out-of-plane resistance from the literature. Conclusions based on the experimental campaign on the influence of prior in-plane damage on the out-of-plane response of infill walls are compared with the conclusions from other authors who investigated the same problematic.
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