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Quantitative evaluation of health management designs for fuel cell systems in transport vehicles
(2022)
Focusing on transport vehicles, mainly with regard to aviation applications, this paper presents compilation and subsequent quantitative evaluation of methods aimed at building an optimum integrated health management solution for fuel cell systems. The methods are divided into two different main types and compiled in a related scheme. Furthermore, different methods are analysed and evaluated based on parameters specific to the aviation context of this study. Finally, the most suitable method for use in fuel cell health management systems is identified and its performance and suitability is quantified.
Nahezu jede:r zweite Deutsche ist chronisch krank – Tendenz steigend. Damit gehören chronische Krankheiten laut RKI zu den häufigsten und bedeutsamsten Gesundheitsproblemen weltweit. Für Betroffene bedeutet eine chronische Erkrankung je nach Schweregrad eine Einschränkung im Alltag sowie verringerte Lebensqualität. Die Health App »nomi« greift die Herausforderungen dieser Menschen auf und revolutioniert die Beobachtung ihrer Symptome und Faktoren. Das schnelle, flexible Tracking wird von Wearables ermöglicht. Durch den Vergleich von Faktoren werden Zusammenhänge abgebildet und das eigene Verständnis der Erkrankung gefördert. Darüber hinaus können diese Daten in Form von Berichten für Ärzt:innen freigegeben werden und bieten somit eine authentische Einsicht in den Krankheitsverlauf. Individuelle Routinen und Erinnerungen fördern das Selbstmanagement. Somit steigert „nomi“ langfristig die Lebensqualität Betroffener – als zuverlässiger Begleiter.
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.
Schlafspindeln – Funktion, Detektion und Nutzung als Biomarker für die psychiatrische Diagnostik
(2022)
Hintergrund:
Die Schlafspindel ist ein Graphoelement des Elektroenzephalogramms
(EEG), das im Leicht- und Tiefschlaf beobachtet werden kann. Veränderungen der
Spindelaktivität wurden für verschiedene psychiatrische Erkrankungen beschrieben. Schlafspindeln zeigen aufgrund ihrer relativ konstanten Eigenschaften Potenzial als Biomarker in der psychiatrischen Diagnostik.
Methode:
Dieser Beitrag liefert einen Überblick über den Stand der Wissenschaft
zu Eigenschaften und Funktionen der Schlafspindeln sowie über beschriebene
Veränderungen der Spindelaktivität bei psychiatrischen Erkrankungen. Verschiedene methodische Ansätze und Ausblicke zur Spindeldetektion werden hinsichtlich deren Anwendungspotenzial in der psychiatrischen Diagnostik erläutert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung:
Während Veränderungen der Spindelaktivität
bei psychiatrischen Erkrankungen beschrieben wurden, ist deren exaktes Potenzial für die psychiatrische Diagnostik noch nicht ausreichend erforscht. Diesbezüglicher Erkenntnisgewinn wird in der Forschung gegenwärtig durch ressourcenintensive und fehleranfällige Methoden zur manuellen oder automatisierten Spindeldetektion ausgebremst. Neuere Detektionsansätze, die auf Deep-Learning-Verfahren basieren, könnten die Schwierigkeiten bisheriger Detektionsmethoden überwinden und damit neue Möglichkeiten für die praktisch
Hugo Junkers ist Pionier der frühen nationalen und internationalen Luftfahrt. Seit 2002 sticht das Technikmuseum Hugo Junkers inhaltlich hervor mit einer Fülle einzigartiger Ausstellungsstücke wie restaurierte Flugzeuge und originalgetreue Nachbauten. Geleitet wird das Privatmuseum von ehrenamtlichen Mitgliedern, die teils selbst vom Fach sind und mit ihrer Arbeit im Museum für stetigen Wandel sorgen. Doch leider ist von dieser Qualität im jetzigem Corporate Design noch nichts wiederzuerkennen.
Die Arbeit nimmt sich dieser an und greift das für die Junkers Flugzeuge typische Wellblech auf. So wird ein signifikantes Unterscheidungsmerkmal zu anderen Technikmuseen dieser Art geschaffen. Durch die Kombination eines streng geordneten Liniensystems und einer sehr freien Anordnung der Bilder wird ein spannendes visuelles Auftreten geschaffen. Damit wird das Museum attraktiver für Besucher:Innen gestaltet und somit endlich der hochwertigen Arbeit gerecht, die die Mitglieder des Technikmuseums leisten.
Es ist nachweislich gesünder und häufig günstiger selber zu kochen und es gibt dem Menschen mehr Kontrolle über seine Ernährung.
Bis dato wird keine Küchenmaschine angeboten, die von blinden Menschen bedient werden kann, obwohl gerade solche Produkte den Alltag dieser Gruppe enorm vereinfachen könnten. „Clu.“ ist ein modulares Küchensystem, welches von einer App unterstützt wird. Die Basis besteht aus einer Küchenmaschine, die über Sprache und haptische Bedienelemente gesteuert wird. Durch die Anwendung des Mehr-Sinne-Prinzip, der Simplifizierung von Funktionen und der Einbindung von Smart Home Komponenten werden nicht nur Menschen mit Sehbeeinträchtigungen profitieren. Beispielsweise funktioniert das Kochen nach Rezept nun ähnlich wie das Hören eines Hörbuches und die User können sich dem in ihrem favorisierten Tempo annehmen. „Clu.“ ist ein Ansatz für eine neue Kategorie von Produkten, die zeigen, wie attraktiv inklusivere Produktlösungen aussehen können.
LGBTQIA+ : Aufklärungskampagne für die Reduzierung des Gebrauchs
von Schimpfwörtern an Schulen
(2022)
Der Missbrauch von Schimpfwörtern im Bereich Schule, die sich gegen LGBTQIA+ richten, ist nach wie vor ein ernst zu nehmendes Problem. Durch eine Aufklärungskampagne wird diesem Problem entgegengewirkt. Da man den Schüler:innen das Benutzen von Schimpfwörtern nicht ganz abgewöhnen kann, wird ihnen durch die Kampagne vorgemacht, wie man besser, cooler und intelligenter schimpft. Durch das Motto "Richtig schimpfen ganz unkompliziert" zeigt die Kampagne den Schüler:innen, wie man auf eine smarte Art und Weise mit Worten umgeht und gleichzeitig den eigenen Gebrauch von Schimpfwörtern reflektiert.
Historische Stoffe im Spielfilm
Zwischen Authentizität und Unterhaltung
Spielfilme über wahre Begebenheiten stellen sich der Herausforderung, historisch korrekte Darstellung mit einer spannenden und sehenswerten Präsentation zu kombinieren. Dies ist ein schwieriger Balance Akt, gerade bei Studentenprojekten mit geringem Budget.
Im Kurzfilm über Julius Erasmus, dem „Totengräber von Vossenack“, wurde sich dieser Aufgabe gestellt. Inhaltlich werden seine möglichen Beweggründe dargestellt, die ihn dazu brachten kurz nach dem 2. Weltkrieg zahlreiche gefallene Soldaten im ehemaligen Kampfgebiet im Hürtgenwald zu begraben. Die schriftliche Dokumentation des Projektes zeigt die Recherche des verfilmten Stoffes, Herausforderungen während der Produktion, sowie persönliche Eindrücke und Lerneffekte.
Letztendlich ist ein Werk entstanden, dass respektvoll mit der zu Grunde liegenden Geschichte umgeht und gleichsam ein cineastisches Erlebnis für den Zuschauer darstellt.
Eine Applikation für die soziale Interaktion zwischen Teams und Arbeitnehmern eines Unternehmens, welche Remote und/oder Hybrid arbeiten.
Wissen teilen, Weiterbilden, Wohlfühlen
In den letzten zwei Jahren kam es auf Grund der Corona-Pandemie, trotz der vielen Kommunikationsmöglichkeiten, im Privat-, sowie Arbeitsleben zu erheblichen sozialen Einschränkungen.
Genau hier setzt die Applikation „Companion“ an, um dem Arbeitnehmer das In-Office-Gefühl auch Remote übersetzen zu können. Der Arbeitnehmer kann mit seinen Kollegen sozialisieren, diese besser kennenlernen und wird zusätzlich durch Events und Workshops professionell weitergebildet.
In this work, three patent pending calibration methods for heliostat fields of central receiver systems (CRS) developed by the Solar-Institut Jülich (SIJ) of the FH Aachen University of Applied Sciences are presented. The calibration methods can either operate in a combined mode or in stand-alone mode. The first calibration method, method A, foresees that a camera matrix is placed into the receiver plane where it is subjected to concentrated solar irradiance during a measurement process. The second calibration method, method B, uses an unmanned aerial vehicle (UAV) such as a quadrocopter to automatically fly into the reflected solar irradiance cross-section of one or more heliostats (two variants of method B were tested). The third calibration method, method C, foresees a stereo central camera or multiple stereo cameras installed e.g. on the solar tower whereby the orientations of the heliostats are calculated from the location detection of spherical red markers attached to the heliostats. The most accurate method is method A which has a mean accuracy of 0.17 mrad. The mean accuracy of method B variant 1 is 1.36 mrad and of variant 2 is 1.73 mrad. Method C has a mean accuracy of 15.07 mrad. For method B there is great potential regarding improving the measurement accuracy. For method C the collected data was not sufficient for determining whether or not there is potential for improving the accuracy.
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.
The European Union's aim to become climate neutral by 2050 necessitates ambitious efforts to reduce carbon emissions. Large reductions can be attained particularly in energy intensive sectors like iron and steel. In order to prevent the relocation of such industries outside the EU in the course of tightening environmental regulations, the establishment of a climate club jointly with other large emitters and alternatively the unilateral implementation of an international cross-border carbon tax mechanism are proposed. This article focuses on the latter option choosing the steel sector as an example. In particular, we investigate the financial conditions under which a European cross border mechanism is capable to protect hydrogen-based steel production routes employed in Europe against more polluting competition from abroad. By using a floor price model, we assess the competitiveness of different steel production routes in selected countries. We evaluate the climate friendliness of steel production on the basis of specific GHG emissions. In addition, we utilize an input-output price model. It enables us to assess impacts of rising cost of steel production on commodities using steel as intermediates. Our results raise concerns that a cross-border tax mechanism will not suffice to bring about competitiveness of hydrogen-based steel production in Europe because the cost tends to remain higher than the cost of steel production in e.g. China. Steel is a classic example for a good used mainly as intermediate for other products. Therefore, a cross-border tax mechanism for steel will increase the price of products produced in the EU that require steel as an input. This can in turn adversely affect competitiveness of these sectors. Hence, the effects of higher steel costs on European exports should be borne in mind and could require the cross-border adjustment mechanism to also subsidize exports.
REM sleep without atonia (RSWA) is a key feature for the diagnosis of rapid eye movement (REM) sleep behaviour disorder (RBD). We introduce RBDtector, a novel open-source software to score RSWA according to established SINBAR visual scoring criteria. We assessed muscle activity of the mentalis, flexor digitorum superficialis (FDS), and anterior tibialis (AT) muscles. RSWA was scored manually as tonic, phasic, and any activity by human scorers as well as using RBDtector in 20 subjects. Subsequently, 174 subjects (72 without RBD and 102 with RBD) were analysed with RBDtector to show the algorithm’s applicability. We additionally compared RBDtector estimates to a previously published dataset. RBDtector showed robust conformity with human scorings. The highest congruency was achieved for phasic and any activity of the FDS. Combining mentalis any and FDS any, RBDtector identified RBD subjects with 100% specificity and 96% sensitivity applying a cut-off of 20.6%. Comparable performance was obtained without manual artefact removal. RBD subjects also showed muscle bouts of higher amplitude and longer duration. RBDtector provides estimates of tonic, phasic, and any activity comparable to human scorings. RBDtector, which is freely available, can help identify RBD subjects and provides reliable RSWA metrics.
Blind – invisible connection : ein Spiel zur kritischen
Auseinandersetzung mit den sozialen Medien.
(2022)
Im Computerspiel „blind – invisible connection“ taucht der Spieler in eine Fantasiewelt ein, die die sozialen Medien widerspiegelt und von einer Maschine beherrscht wird. Um zu erfahren, was in dieser Welt geschehen ist, muss die Geschichte Schritt für Schritt erspielt und wie ein Puzzle zusammengesetzt werden. Dabei interagieren die Spieler:innen mittels Dialogen mit den Bewohner:innen der Fantasiewelt und lösen Rätsel, die die Geschichte enthüllen. Durch Analogien zwischen der Fantasiewelt und den sozialen Medien wird die Funktionsweise und der Einfluss der Plattformen auf die Menschen und die Gesellschaft verdeutlicht. So wird eine Reflexion des eigenen Umgangs mit den sozialen Medien angeregt und Gesprächsstoff für Diskussionen unter den Spieler:innen und Mitmenschen geliefert.
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.
Monte Carlo Tree Search (MCTS) is a search technique that in the last decade emerged as a major breakthrough for Artificial Intelligence applications regarding board- and video-games. In 2016, AlphaGo, an MCTS-based software agent, outperformed the human world champion of the board game Go. This game was for long considered almost infeasible for machines, due to its immense search space and the need for a long-term strategy. Since this historical success, MCTS is considered as an effective new approach for many other scientific and technical problems. Interestingly, civil structural engineering, as a discipline, offers many tasks whose solution may benefit from intelligent search and in particular from adopting MCTS as a search tool. In this work, we show how MCTS can be adapted to search for suitable solutions of a structural engineering design problem. The problem consists of choosing the load-bearing elements in a reference reinforced concrete structure, so to achieve a set of specific dynamic characteristics. In the paper, we report the results obtained by applying both a plain and a hybrid version of single-agent MCTS. The hybrid approach consists of an integration of both MCTS and classic Genetic Algorithm (GA), the latter also serving as a term of comparison for the results. The study’s outcomes may open new perspectives for the adoption of MCTS as a design tool for civil engineers.
Bitcoins und NFTs sind längst keine Neuheit mehr und vielen bereits ein Begriff. Doch was genau steckt hinter digitalen Währungen und kryptografischen Tokens? »Ketten, die die Welt umspannen« ist die erste Ausgabe des »101.mag« und setzt sich mit dieser Frage auseinander. Das Magazin versucht über ein unkonventionelles Layout, interessante Artikel und spannende Illustrationen seine Leser:innen in die Welt der vielversprechenden Technologie einzuführen. Die Kommunikationen zwischen Mensch und Computer steht nicht nur thematisch im Mittelpunkt dieser Arbeit. Auch die Gestaltung profitiert von dieser Zusammenarbeit. So wurde der Fließtext mithilfe eines Processing-Tools über das Raster verteilt. Auch die Illustration wurde über ein weiteres Programm in verpixelte Grafiken umgewandelt. Die statischen Bild- und Textelemente werden durch kleine Animationen ergänzt. Diese werden im digitalen Raum eingesetzt und unterstützen so das gesamte Konzept auf multimedialer Ebene. Das Ergebnis ist ein besonderes Magazin, welches eine neue Richtung einschlägt.
The seismic performance and safety of major European industrial facilities has a global interest for Europe, its citizens and economy. A potential major disaster at an industrial site could affect several countries, probably far beyond the country where it is located. However, the seismic design and safety assessment of these facilities is practically based on national, often outdated seismic hazard assessment studies, due to many reasons, including the absence of a reliable, commonly developed seismic hazard model for whole Europe. This important gap is no more existing, as the 2020 European Seismic Hazard Model ESHM20 was released in December 2021. In this paper we investigate the expected impact of the adoption of ESHM20 on the seismic demand for industrial facilities, through the comparison of the ESHM20 probabilistic hazard at the sites where industrial facilities are located with the respective national and European regulations. The goal of this preliminary work in the framework of Working Group 13 of the European Association for Earthquake Engineering (EAEE), is to identify potential inadequacies in the design and safety control of existing industrial facilities and to highlight the expected impact of the adoption of the new European Seismic Hazard Model on the design of new industrial facilities and the safety assessment of existing ones.
This study aims to quantify the kinematics, kinetics and muscular activity of all-out handcycling exercise and examine their alterations during the course of a 15-s sprint test. Twelve able-bodied competitive triathletes performed a 15-s all-out sprint test in a recumbent racing handcycle that was attached to an ergometer. During the sprint test, tangential crank kinetics, 3D joint kinematics and muscular activity of 10 muscles of the upper extremity and trunk were examined using a power metre, motion capturing and surface electromyography (sEMG), respectively. Parameters were compared between revolution one (R1), revolution two (R2), the average of revolution 3 to 13 (R3) and the average of the remaining revolutions (R4). Shoulder abduction and internal-rotation increased, whereas maximal shoulder retroversion decreased during the sprint. Except for the wrist angles, angular velocity increased for every joint of the upper extremity. Several muscles demonstrated an increase in muscular activation, an earlier onset of muscular activation in crank cycle and an increased range of activation. During the course of a 15-s all-out sprint test in handcycling, the shoulder muscles and the muscles associated to the push phase demonstrate indications for short-duration fatigue. These findings are helpful to prevent injuries and improve performance in all-out handcycling.
An interdisciplinary view on humane interfaces for digital shadows in the internet of production
(2022)
Digital shadows play a central role for the next generation industrial internet, also known as Internet of Production (IoP). However, prior research has not considered systematically how human actors interact with digital shadows, shaping their potential for success. To address this research gap, we assembled an interdisciplinary team of authors from diverse areas of human-centered research to propose and discuss design and research recommendations for the implementation of industrial user interfaces for digital shadows, as they are currently conceptualized for the IoP. Based on the four use cases of decision support systems, knowledge sharing in global production networks, human-robot collaboration, and monitoring employee workload, we derive recommendations for interface design and enhancing workers’ capabilities. This analysis is extended by introducing requirements from the higher-level perspectives of governance and organization.