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Coupé Nr. 13
(2023)
Coupé Nr. 13 ist eine kurze Animation über ein Zugcoupé mit 6 individuellen Passagieren und den 5 Stufen der Kommunikationsentwicklung zwischen ihnen. Die Passagiere des "Coupé Nummer 13" werden zu ihrem wahren Ich, wenn sie sich gegenseitig die Kofferklappen öffnen. Doch dieses Offen-Sein ist gar nicht so einfach. Es fühlt sich anfangs verletzlich an, psychologisch nackt und meist ängstlich. Aber diese Verletzlichkeit ist aus psychologischer Sicht der Schlüssel zu engen Beziehungen. Wahre Verbundenheit entsteht nur, wenn man den Weg zur Schattenseite des anderen findet – indem man sie so sieht und annimmt, wie sie wirklich sind. In der Tat bewundern und respektieren wir meistens die Verletzlichkeit anderer Menschen. Wir sehen sie in der Regel als ein Zeichen von Stärke und Mut – nicht von Schwäche.
The popularity of social media and particularly Instagram grows steadily. People use the different platforms to share pictures as well as videos and to communicate with friends. The potential of social media platforms is also being used for marketing purposes and for selling products. While for Facebook and other online social media platforms the purchase decision factors are investigated several times, Instagram stores remain mainly unattended so far. The present research work closes this gap and sheds light into decisive factors for purchasing products offered in Instagram stores. A theoretical research model, which contains selected constructs that are assumed to have a significant influence on Instagram user´s purchase intention, is developed. The hypotheses are evaluated by applying structural equation modelling on survey data containing 127 relevant participants. The results of the study reveal that ‘trust’, ‘personal recommendation’, and ‘usability’ significantly influences user’s buying intention in Instagram stores.
Vita ist ein Produkt zur Unterstützung von Physiotherapie und Rehabilitation für moderne digitale Profis. Es hilft beim Aufspüren und Erkennen von Haltungsfehlern und gibt positives und sinnvolles Feedback. Ziel des Feedbacks ist es, ein Gefühl des Vertrauens in den Genesungsprozess zu schaffen und durch die Nachahmung der menschlichen Berührung neue, positive Haltungsgewohnheiten zu entwickeln und zu kultivieren.
Market abstraction of energy markets and policies - application in an agent-based modeling toolbox
(2023)
In light of emerging challenges in energy systems, markets are prone to changing dynamics and market design. Simulation models are commonly used to understand the changing dynamics of future electricity markets. However, existing market models were often created with specific use cases in mind, which limits their flexibility and usability. This can impose challenges for using a single model to compare different market designs. This paper introduces a new method of defining market designs for energy market simulations. The proposed concept makes it easy to incorporate different market designs into electricity market models by using relevant parameters derived from analyzing existing simulation tools, morphological categorization and ontologies. These parameters are then used to derive a market abstraction and integrate it into an agent-based simulation framework, allowing for a unified analysis of diverse market designs. Furthermore, we showcase the usability of integrating new types of long-term contracts and over-the-counter trading. To validate this approach, two case studies are demonstrated: a pay-as-clear market and a pay-as-bid long-term market. These examples demonstrate the capabilities of the proposed framework.
RƎURB (Reurbanization & Renewable Energy) ist ein Konzept zur Integration von erneuerbaren Energien in einen urbanen Begegnungsraum. Es beinhaltet das Design eines skulpturalen Kleinwindkraftwerks und eines Solar-Pavillons mit einer Sitzlandschaft für einen energieautarken, öffentlichen Platz. Durch die Integration eines W-LAN Hotspots und Lademöglichkeiten in der Sitzlandschaft bringt RƎURB nicht nur grünen Strom in die Stadt, sondern gewährleistet der Bevölkerung auch Zugang zur Digitalisierung und einen kostenlosen Arbeitsraum. Windturbine: Herkömmliche Windräder können in der Stadt nicht genutzt werden. Die RƎURB-Windsäule ist darauf spezialisiert, die urbanen Winde aus allen Richtungen aufzunehmen und funktioniert schon bei einem leichten Windstoß. Durch das elegante Design lassen sich die Technologien als ästhetischen Blickfang in das moderne Stadtbild integrieren.
Today’s society is undergoing a paradigm shift driven by the megatrend of sustainability. This undeniably affects all areas of Western life. This paper aims to find out how the luxury industry is dealing with this change and what adjustments are made by the companies. For this purpose, interviews were conducted with managers from the luxury industry, in which they were asked about specific measures taken by their companies as well as trends in the industry. In a subsequent evaluation, the trends in the luxury industry were summarized for the areas of ecological, social, and economic sustainability. It was found that the area of environmental sustainability is significantly more focused than the other sub-areas. Furthermore, the need for a customer survey to validate the industry-based measures was identified.
Fan sein bedeutet für viele Menschen unterschiedliche Dinge. Viele würden sich selber vielleicht nicht mal als Solche bezeichnen. Nichtsdestotrotz gibt es etwas, das diese Gruppe von Menschen verbindet: Die gemeinsame Leidenschaft für eine bestimmte Sache, die sie im Alltag nicht missen wollen. In Deutschland alleine würden sich 47.900.000 Menschen selber als Fußball-Fan bezeichnen. Und natürlich lässt sich nicht jeder dieser Menschen in den selben Topf werfen. Die Publikation „59 von 47.900.00 Fußball-Fans“ beschäftigt sich mit 59 dieser Fans, verschiedenen Wissenschaftler*innen und Psycholog*innen, um dem Fan-Sein auf den Grund zu gehen. Warum sind Menschen überhaupt Fußball-Fans? Was macht Fan-Sein aus? Und wer sind diese Ultras?
Zeit spielt in unser aller Leben eine allgegenwärtige Rolle. Sie ist immer da, war schon immer da und nimmt ihren Lauf, ganz egal was wir tun. Aber was macht die Zeit und was hat sie für einen Einfluss auf uns? Ist sie unsere ständige Begleiterin oder unsere »Gegnerin«? Wie unterschiedlich wir auf Zeit blicken können, was sie bewirkt und wie unser Umgang mit ihr das Leben beeinflusst, zeigt die Reihe an monothematischen Magazinen »about time«. Das Thema wird aus unterschiedlichsten Blickwinkeln beleuchtet und soll so eine gewisse Sensibilität für den Umgang mit der eigenen Zeit schaffen — denn sie ist am Ende das Wertvollste, das bleibt.
Der heutige Alltag vieler Menschen ist durch längere Sitz-Einheiten gekennzeichnet, während die körperliche Bewegung vernachlässigt wird. Diese Entwicklung kann einen negativen Einfluss auf die Haltung von Personen und ihre Gesundheit haben. In diesem Fall ist eine korrekte Haltung nicht nur für die körperliche, sondern auch für die psychische Gesundheit von großer Relevanz. Die Bachelorarbeit „LittleHabit“ ermöglicht es, dass bei Kindern die Bewegung nach langen Sitz-Einheiten durch gezieltes Training zur Gewohnheit wird. Hierbei wird zwischen dem Zuhause- und dem Schulbereich differenziert. Zu Hause soll das Kind beim Erledigen der Hausaufgaben durch Animationen und Lichtsignale dazu motiviert werden, Bewegungspausen einzulegen. In der Schule soll dieses Vorhaben in reduzierter Form aufgegriffen und mithilfe von Licht- und Farbsignalen umgesetzt werden. Darüber hinaus fördert es die intrinsische Motivation, sodass Kinder aus eigenem Antrieb ein Interesse dafür entwickeln, sich nach langen Sitz-Einheiten zu bewegen. LittleHabit setzt einen Baustein für die Entwicklung einer gesunden Sitz-Haltung und zielt darauf ab, Haltungsschwächen zu verhindern.
Jedes Jahr werden Hunderttausende Fahrradrahmen produziert. 90 % davon werden in Asien hergestellt und von dort über die ganze Welt versendet. Mehr als 80 % der Rahmen werden nach der Nutzung wieder nach Asien zurückgeschickt und landen dort auf riesigen Fahrradfriedhöfen. Das Kinderfahrradkonzept "KiBix" wirkt diesem Problem entgegen, indem es eine Alternative für das regelmäßige Kaufen von neuen Kinderfahrrädern bietet. Im Fokus stehen der Kinderfahrradrahmen und die Gabel aus Kunststoff, welche im Spritzgussverfahren produziert werden. Das City-Bike ist in ein Abo-Sharing-System mit Rädern in unterschiedlichen Größen eingebettet, welches durch eine monatliche Gebühr wie das Eigene genutzt werden kann. Der hohlgespritzte Rahmen ermöglicht die Integration kleiner Boxen im Inneren, in denen Kinder ihre persönlichen "Schätze" mitnehmen können. Somit vereint das Konzept die drei Segmente Material/Produktion, Sharing-System und die Mitnahme des "Schatzes". "KiBix" gibt Kindern in Zeiten der Digitalisierung und der globalen Erwärmung die Möglichkeit, selbstbestimmt und nachhaltig die Welt zu erkunden.
Von Zeichentisch und Letraset zu inhaltsbasierter Füllung und OpenType – wie sich die Werkzeuge des Grafikdesigns entwickelt und die Gestaltungsprozesse beeinflusst haben. Die Bachelorarbeit „Toolbar: Werkzeuge des Grafikdesigns“ setzt sich mit der eigenen Disziplin, dem Grafikdesign, auseinander und geht dabei seinen Wurzeln, den Werkzeugen, nach. Im Rahmen dessen werden in Gesprächen mit verschiedenen Gestalter*innen Tools und Technologien des Grafikdesigns untersucht und verglichen – angefangen vom analogen Paste-Up bis hin zu modernen Designmethoden. Dabei wird diskutiert, wie sich die Werkzeuge im Laufe der Zeit entwickelt haben und welche Auswirkungen dies auf das Grafikdesign und die Positionierung von Designer*innen hatte. Außerdem wird die Bedeutung von Werkzeugen im kreativen Prozess und ihre Auswirkungen auf die Gestaltung hinterfragt und aufgezeigt.
Narzissmus ist ein vielgenutzter Begriff. Häufig wird er im Kontext toxischer Beziehungen verwendet. Nur selten wird das Leben von Frauen thematisiert, deren Mutter narzisstisch ist. Die Graphic Novel „Niemals gut genug“ leistet einen Beitrag zu diesem wenig beachteten Thema. „Niemals gut genug“ schildert anhand von illustrierten Kurzgeschichten alltägliche Situationen von Töchtern narzisstischer Mütter. Die Kurzgeschichten berücksichtigen die Vielfalt narzisstischer Persönlichkeitsstörungen und werfen ein Schlaglicht auf die Vergangenheit narzisstischer Mütter. Dadurch rückt auch die transgenerationale Weitergabe von Narzissmus in den Fokus. „Niemals gut genug“ stellt einen einfühlsamen Zugang zu diesem sensiblen Thema dar und hilft dadurch Betroffenen beim Verstehen und Genesen.
Der experimentelle Tanzfilm „Farfilia“ behandelt die Beziehung einer Tochter zu ihrem Vater. Beide Parteien funktionieren sehr unterschiedlich, denken, kommunizieren und leben in völlig verschiedenen Welten. Es findet ein Konflikt zwischen den Generationen statt, zwischen zwei sehr gegensätzlichen Prägungen und Charakteren. Die zwei Welten unterscheiden sich nicht nur in ihrer Visualität, sondern durch die in ihr lebenden und handelnden zwei Hauptprotagonist*innen, welches bildgestalterisch durch ein Zusammenspiel von Cinematographie, Choreographie und Setting ausgearbeitet und dargestellt wird. Durch die gemeinsame Wirkung vieler unterschiedlicher Gestaltungsmittel soll eine Geschichte erzählt werden, in der sich beide Welten aufeinander zu bewegen und am Ende Elemente der jeweils anderen Welt in sich aufnehmen und für die eigene Empfindung in der jeweiligen Umgebung adaptieren.
In today's ultra-connected world, the significance of audio-visual documentation is rapidly growing. Technological advancements have made it more accessible to obtain powerful and compact audio-visual equipment, thereby reducing the dependency on a larger team for the documentation process. This has favoured the development of what is known as backpack journalism.
This project meets an unmet market need and presents an opportunity for innovative product development. It focuses on backpack journalists working in remote and challenging conditions with unpredictable transportation and working conditions. The proposed backpack design addresses both transport and working setups. Offering a robust and waterproof yet overall lightweight construction for easy equipment carrying, while also providing an extension of the workspace for essential gear.
Nachhaltige Technologien, die Ressourcen schonen und Energie gewinnen, erlangen zunehmend an Bedeutung im urbanen Raum. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Corporate Designs für ein Unternehmen, das sich auf die Fertigung und Planung von Bioenergiefassaden spezialisiert hat. Das Unternehmen sorgt durch seinen Fokus auf nachhaltige Energiegewinnung und effiziente Gebäudeplanung für die Verbesserung der ökologischen Herausforderungen. Das Ziel des neuen Corporate Designs ist es, die komplexe Thematik der Bioenergiefassaden der Zielgruppe effektiv zu vermitteln und ihr Interesse für dieses System zu wecken. Dabei werden Illustrationen und Infografiken eingesetzt, um die Technologie verständlich darzustellen, die positiven Umweltauswirkungen sowie Vorteile der Bioenergiefassaden deutlich hervorzuheben und mehr Umsetzungen zu erzielen.
Gestaltung und Programmierung dynamischer Motion-Design Plakate zwecks Kommunikation der Theaterstücke des Düsseldorfer Schauspielhauses. Der Fokus liegt dabei auf der Typografie und ihrer intrinsischen Bewegung. Der technische Fortschritt bietet viele neue Möglichkeiten im Umgang mit Schrift. Diese Arbeit dient dazu, mithilfe von aktuellen Techniken einen neuen Ansatz im Bereich Gestaltung mit Schrift, sowie Variable Fonts, in Kombination mit Motion-Design aufzuzeigen. Dies wird anhand von Eigenschaften der Schrift und der inhaltlichen Ebene, ohne die Buchstaben dabei zu dekonstruieren, umgesetzt. Die Bewegungen werden dann in das Format Plakat übertragen und dargestellt.
Blind Shopping
(2023)
Das Einkaufen in Einkaufszentren oder Ladenstraßen ist für Menschen ohne Sehbehinderung eine selbstverständliche Tätigkeit. Für Menschen mit Sehbehinderung gibt es bis heute keine Möglichkeit, sich ohne Hilfe von Familienmitgliedern, Freund:innen oder Pflegepersonal in einem Einkaufszentrum zurechtzufinden. Genau dieses Problem löst "NAVON.". Er ist ein intelligenter und smarter Blindenstock, welcher durch Ultraschalldistanzsensoren frühzeitig Hindernisse erkennt und die Möglichkeit bietet, den Betroffenen durch das Einkaufszentrum zu lotsen. Die Logik des Systems liegt innerhalb des Handgriffs, welcher die wichtigsten Einstellungen bzgl. Sprache und haptischer Bedienelemente steuert. Ebenfalls gibt er dem Betroffenen auch ein haptisches Feedback, um Hindernisse frühzeitig umgehen zu können. "NAVON." ist ein wichtiger Ansatz für eine neue Kategorie von Produkten und Blindenstöcken. Darüber hinaus birgt das Konzept auch weitere Potenziale für öffentliche Gebäude (Ämter, Krankenhäuser, etc..).
Das „X Plore“ ist ein human hybrid angetriebenes Tauchboot, welches sowohl für den touristischen als auch privaten Gebrauch konzipiert ist. Das immersive Design des „X Plore" sorgt für ein eindrucksvolles Taucherlebnis. Das Konzept soll die Menschen über die aktuelle Not der Meere und ihrer Lebewesen aufklären und ihnen gleichzeitig die Möglichkeit geben, der Unterwasserwelt näher zukommen. Zudem soll es diese erhalten und ihre Bewohner:innen schützen. Des Weiteren thematisiert die Arbeit zukunftsorientierte Antriebs- und Batterietechniken und setzt sich mit der sinnvollen Integrierung dieser auseinander.
Die Benin-Objekte wurden vor 126 Jahren durch britische Kolonialmächte aus ihrer Heimat geraubt. Sie wurden über die ganze Welt verstreut und ca. 1500 Stücke landeten auch in deutschen Museen. Bei den Objekten handelt es sich um das kulturelle Erbe und das Nationalarchiv eines Volkes. In „Raubgut“ finden die Leser:innen eine Zusammenführung aller Objekte, die sich in deutschen Museen befinden. „Raubgut“ ist das Ergebnis einer umfangreichen Recherche, in der die erste Zusammenführung auf bildlicher Ebene in einem Bildarchiv, auf textlicher Ebene u. a. in einer einzigartigen Inventarliste sowie in Texten zum ehemaligen Königreich, dem Kolonialismus und weiteren Themen gegeben ist. Nach all den Jahren wurde am 01. Juli 2022 die vollständige Eigentumsübertragung an Nigeria beschlossen. Ob das nun der Grundstein für die Entwicklung der Restitutionsdebatte war, wird sich in Zukunft zeigen.
Die „Commuter Zone“ setzt sich mit dem Zeitverlust Pendelnder auseinander. Berufliche Ziele treiben immer mehr Menschen an, längere Strecken zurückzulegen. Dabei büßen sie den Zeitaufwand an privater Stelle ein. Als Rückzugsort für Alleinreisende schafft die „Commuter Zone“ ein effektiv nutzbares Zeitfenster. Dazu wird die Rücksichtnahme der Routinierten zueinander genutzt und gefördert. Sitz- und Arbeitsflächen lassen sich zurückklappen und erleichtern das Aussteigen. Der begrenzte Raum wird intensiv genutzt. So entsteht Komfort durch die Zuversicht, einen Sitzplatz zu erhalten. Und dank der Zusammensetzung der Sitzkonstellation bleibt das Arbeitsgeschehen privat. Letztlich bietet die „Commuter Zone“ den zunehmend selbstbestimmenden Beschäftigten neue Möglichkeiten zur Arbeitseinteilung und schafft Qualitätszeit im Privaten.
Der Aufbau und die Entstehung unseres Planeten sind untrennbar mit der Bildung von Gesteinen verbunden – diese setzen sich aus verschiedenen Mineralien zusammen. Sie sind in der Natur weit verbreitet und spielen eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben. Obwohl vielen Menschen der Nutzen von Bodenschätzen bewusst ist, besteht ein geringes Wissen über deren Vorkommen und Relevanz. Für die wirtschaftliche Entwicklung des Siegerlandes beispielsweise waren der Abbau und der Handel mit Mineralien von großer Bedeutung. Insbesondere der langjährige Abbau von Eisenerz legte den Grundstein für die gesamte Metallindustrie der Region. Die Publikation visualisiert eine umfangreiche Sammlung Siegerländer Mineralien und vermittelt ein grundlegendes Verständnis von Mineralien.
Academia ist eine berufsbegleitende Bildungsplattform für Designer:innen. Die Mission der Plattform ist es, Designer:innen während ihres kreativen Ausbildungsweges und auch lange nach ihrem Berufseinstieg zu begleiten und zu unterstützen. Durch Videokurse, Online-Lehrveranstaltungen, etwa Gruppenseminare, Design Talks und Challenges sollen Nutzer:innen passend auf ihre Interessen und ihrem Niveau entsprechend gefördert werden. Academias Fokus liegt auf eine nachhaltige Weiterentwicklung der Fähigkeiten und der fachlichen Expertise.
Unsere Welt funktioniert seit jeher völlig rechtsorientiert. Rechtshändigkeit stellt die Norm dar, während Linkshändigkeit eine Besonderheit ist – ein Phänomen, oder gar eine Kuriosität, welche im Laufe der Menschheitsgeschichte bei Weitem nicht so akzeptiert wurde wie in der Gegenwart. Das Buch „Auf links gedreht“ thematisiert die Wahrnehmung der linken Seite in der Vergangenheit und sensibilisiert für die Probleme von Linkshänder:innen in der heutigen Zeit. Ein Buch, fernab der Norm, mit einer Gestaltung ausgelegt auf die Linkshändigkeit. Es führt Rechtshänder:innen die Problematik vor Augen. So wird sich nicht nur inhaltlich für eine händigkeitsneutrale Gestaltung eingesetzt. Ein Buch über die linke Hand, gestaltet für die linke Hand.
Shiba Moments ist ein 2D-Top-Down-Abenteuer Story-Spiel über die Wertschätzung der Zeit, die wir mit unseren Haustieren verbringen. Als Hundebesitzerin Conny wandert der / die Spieler:in durch eine Shiba-Traumwelt, die vergangene Momente mit ihrem Hund assoziieren und sich mit eigenen seltsamen Träumen vermischen. Die Spieler:innen erwartet eine Geschichte voller Emotionen, dunklem Humor und verrückter Ereignisse!
Die Bereitstellung von nachhaltig erzeugtem Wasserstoff als Energieträger und Rohstoff ist eine wichtige Schlüsseltechnologie sowohl als Ersatz für fossile Energieträger, aber auch als Produkt im Zusammenhang mit Kreislaufprozessen. In der Abwasserbehandlung bestehen verschiedene Möglichkeiten Wasserstoff herzustellen. Mehrere Wege, mögliche Synergien, aber auch deren Nachteile werden vorgestellt.
Roverandom : eine illustrative Aufarbeitung und Neuinterpretation des Kinderbuches von J.R.R Tolkien
(2023)
Die Geschichte „Roverandom“ von J.R.R Tolkien lädt auf eine spannende Reise an der Seite des kleinen Hundes Rover ein, welche zum Mond und in die Tiefsee, vorbei an Zauberern und Drachen führt. Um das Abenteuer Tolkiens neu aufleben zu lassen, befasst sich dieses Projekt mit der illustrativen Aufarbeitung der Geschichte. Auf Grundlage der Betrachtung von Inspirationen und eigenen Illustrationen des englischen Schriftstellers entwickelte sich eine einheitliche Gestaltung innerhalb des Projekts. Durch die Kombination analoger und digitaler Medien entstanden über 40 Illustrationen, welche verschiedenste Szenen visualisieren und so die Welt des kleinen Hundes Rover auf eine anschauliche Art und Weise darstellen. Die Geschichte „Roverandom“ wird so durch eine ganz eigene Bildsprache visuell begleitet und für interessierte Leser:innen neu geöffnet.
Pendelleuchte aus Glas
(2023)
Glas ist seit jeher ein faszinierender Werkstoff. Es findet Anwendung in zahlreichen Gebieten und bietet als Material für Leuchten eine besondere Eleganz. Die Pendelleuchte „Calice di fiori“ vereint handwerkliche Kunstfertigkeit und komfortables Design. Sie ist aus mundgeblasenem Glas gefertigt und verleiht durch ihre Färbung eine kraftvolle und dynamische Atmosphäre im Raum. Das besondere Merkmal der Pendelleuchte ist eine Öffnung, die eine einfache und intuitive Montage erleichtert. Die Pendelleuchte ist mit energieeffizienten LEDs ausgestattet und lässt sich mit einem Smart-Home-System bedienen. Die Lichtintensität und Lichtfarbe können den individuellen Bedürfnissen angepasst werden. „Calice di fiori“ mit schnell abnehmbarem Leuchtenschirm fügt sich in modern eingerichtete Räume ein und bringt einen Hauch Blütenflair mit sich.
Ein neues tragendes, lagenweise aufgebautes Holzbau-Wandsystem und seine ökonomische und statische Entwicklung werden vorgestellt. Randbedingungen wie Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und eine beanspruchungsadaptive Konstruktionsweise sind für diese innovative Bauteilentwicklung von zentraler Bedeutung. Eine wesentliche Herausforderung ist die Herstellung der Verbindung der Lagen untereinander zu einem bauphysikalisch und statisch leistungsfähigen Wandsystem. Die Tragfähigkeit und Steifigkeit verschiedener Verbindungsvarianten wurden ebenso wie die Eigenschaften der Wandelemente analytisch, numerisch und experimentell untersucht.
Das vorliegende Buch dient als Grundlage für die Bachelor- und Master-Ausbildung von Studierenden im Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik. Im hier behandelten Teilbereich der inkompressiblen Profile und Tragflügelaerodynamik werden schwerpunktmäßig die folgenden Themen besprochen:
- Profilaerodynamik
- Tragflügelaerodynamik
- Flugzeugpolare
- Methoden zur Flugbereichserweiterung
- Schwebeschub und Schwebeleistung
- Propellerblattaerodynamik
- Numerische Methoden zur Tragflügelberechnung
Dynamic loads significantly impact the structural design of propeller blades due to fatigue and static strength. Since propellers are elastic structures, deformations and aerodynamic loads are coupled. In the past, propeller manufacturers established procedures to determine unsteady aerodynamic loads and the structural response with analytical steady-state calculations. According to the approach, aeroelastic coupling primarily consists of torsional deformations. They neglect bending deformations, deformation velocities, and inertia terms. This paper validates the assumptions above for a General Aviation propeller and a lift propeller for urban air mobility or large cargo drones. Fully coupled reduced-order simulations determine the dynamic loads in the time domain. A quasi-steady blade element momentum approach transfers loads to one-dimensional finite beam elements. The simulation results are in relatively good agreement with the analytical method for the General Aviation propeller but show increasing errors for the slender lift propeller. The analytical approach is modified to consider the induced velocities. Still, inertia and velocity proportional terms play a significant role for the lift propeller due to increased elasticity. The assumption that only torsional deformations significantly impact the dynamic loads of propellers is not valid. Adequate determination of dynamic loads of such designs requires coupled aeroelastic simulations or advanced analytical procedures.
High aerodynamic efficiency requires propellers with high aspect ratios, while propeller sweep potentially reduces noise. Propeller sweep and high aspect ratios increase elasticity and coupling of structural mechanics and aerodynamics, affecting the propeller performance and noise. Therefore, this paper analyzes the influence of elasticity on forward-swept, backward-swept, and unswept propellers in hover conditions. A reduced-order blade element momentum approach is coupled with a one-dimensional Timoshenko beam theory and Farassat's formulation 1A. The results of the aeroelastic simulation are used as input for the aeroacoustic calculation. The analysis shows that elasticity influences noise radiation because thickness and loading noise respond differently to deformations. In the case of the backward-swept propeller, the location of the maximum sound pressure level shifts forward by 0.5 °, while in the case of the forward-swept propeller, it shifts backward by 0.5 °. Therefore, aeroacoustic optimization requires the consideration of propeller deformation.
Germany is a frontrunner in setting frameworks for the transition to a low-carbon system. The mobility sector plays a significant role in this shift, affecting different people and groups on multiple levels. Without acceptance from these stakeholders, emission targets are out of reach. This research analyzes how the heterogeneous preferences of various stakeholders align with the transformation of the mobility sector, looking at the extent to which the German transformation paths are supported and where stakeholders are located.
Under the research objective of comparing stakeholders' preferences to identify which car segments require additional support for a successful climate transition, a status quo of stakeholders and car performance criteria is the foundation for the analysis. Stakeholders' hidden preferences hinder the derivation of criteria weightings from stakeholders; therefore, a ranking from observed preferences is used. This study's inverse multi-criteria decision analysis means that weightings can be predicted and used together with a recalibrated performance matrix to explore future preferences toward car segments.
Results show that stakeholders prefer medium-sized cars, with the trend pointing towards the increased potential for alternative propulsion technologies and electrified vehicles. These insights can guide the improved targeting of policy supporting the energy and mobility transformation. Additionally, the method proposed in this work can fully handle subjective approaches while incorporating a priori information. A software implementation of the proposed method completes this work and is made publicly available.
Using scenarios is vital in identifying and specifying measures for successfully transforming the energy system. Such transformations can be particularly challenging and require the support of a broader set of stakeholders. Otherwise, there will be opposition in the form of reluctance to adopt the necessary technologies. Usually, processes for considering stakeholders' perspectives are very time-consuming and costly. In particular, there are uncertainties about how to deal with modifications in the scenarios. In principle, new consulting processes will be required. In our study, we show how multi-criteria decision analysis can be used to analyze stakeholders' attitudes toward transition paths. Since stakeholders differ regarding their preferences and time horizons, we employ a multi-criteria decision analysis approach to identify which stakeholders will support or oppose a transition path. We provide a flexible template for analyzing stakeholder preferences toward transition paths. This flexibility comes from the fact that our multi-criteria decision aid-based approach does not involve intensive empirical work with stakeholders. Instead, it involves subjecting assumptions to robustness analysis, which can help identify options to influence stakeholders' attitudes toward transitions.
Proteins are important ingredients in food and feed, they are the active components of many pharmaceutical products, and they are necessary, in the form of enzymes, for the success of many technical processes. However, production can be challenging, especially when using heterologous host cells such as bacteria to express and assemble recombinant mammalian proteins. The manufacturability of proteins can be hindered by low solubility, a tendency to aggregate, or inefficient purification. Tools such as in silico protein engineering and models that predict separation criteria can overcome these issues but usually require the complex shape and surface properties of proteins to be represented by a small number of quantitative numeric values known as descriptors, as similarly used to capture the features of small molecules. Here, we review the current status of protein descriptors, especially for application in quantitative structure activity relationship (QSAR) models. First, we describe the complexity of proteins and the properties that descriptors must accommodate. Then we introduce descriptors of shape and surface properties that quantify the global and local features of proteins. Finally, we highlight the current limitations of protein descriptors and propose strategies for the derivation of novel protein descriptors that are more informative.
To gain insight on chemical sterilization processes, the influence of temperature (up to 70 °C), intense green light, and hydrogen peroxide (H₂O₂) concentration (up to 30% in aqueous solution) on microbial spore inactivation is evaluated by in-situ Raman spectroscopy with an optical trap. Bacillus atrophaeus is utilized as a model organism. Individual spores are isolated and their chemical makeup is monitored under dynamically changing conditions (temperature, light, and H₂O₂ concentration) to mimic industrially relevant process parameters for sterilization in the field of aseptic food processing. While isolated spores in water are highly stable, even at elevated temperatures of 70 °C, exposure to H₂O₂ leads to a loss of spore integrity characterized by the release of the key spore biomarker dipicolinic acid (DPA) in a concentration-dependent manner, which indicates damage to the inner membrane of the spore. Intensive light or heat, both of which accelerate the decomposition of H₂O₂ into reactive oxygen species (ROS), drastically shorten the spore lifetime, suggesting the formation of ROS as a rate-limiting step during sterilization. It is concluded that Raman spectroscopy can deliver mechanistic insight into the mode of action of H₂O₂-based sterilization and reveal the individual contributions of different sterilization methods acting in tandem.
Muscle function is compromised by gravitational unloading in space affecting overall musculoskeletal health. Astronauts perform daily exercise programmes to mitigate these effects but knowing which muscles to target would optimise effectiveness. Accurate inflight assessment to inform exercise programmes is critical due to lack of technologies suitable for spaceflight. Changes in mechanical properties indicate muscle health status and can be measured rapidly and non-invasively using novel technology. A hand-held MyotonPRO device enabled monitoring of muscle health for the first time in spaceflight (> 180 days). Greater/maintained stiffness indicated countermeasures were effective. Tissue stiffness was preserved in the majority of muscles (neck, shoulder, back, thigh) but Tibialis Anterior (foot lever muscle) stiffness decreased inflight vs. preflight (p < 0.0001; mean difference 149 N/m) in all 12 crewmembers. The calf muscles showed opposing effects, Gastrocnemius increasing in stiffness Soleus decreasing. Selective stiffness decrements indicate lack of preservation despite daily inflight countermeasures. This calls for more targeted exercises for lower leg muscles with vital roles as ankle joint stabilizers and in gait. Muscle stiffness is a digital biomarker for risk monitoring during future planetary explorations (Moon, Mars), for healthcare management in challenging environments or clinical disorders in people on Earth, to enable effective tailored exercise programmes.
In the context of the increasing digitalization, the Internet of Things (IoT) is seen as a technological driver through which completely new business models can emerge in the interaction of different players. Identified key players include traditional industrial companies, municipalities and telecommunications companies. The latter, by providing connectivity, ensure that small devices with tiny batteries can be connected almost anywhere and directly to the Internet. There are already many IoT use cases on the market that provide simplification for end users, such as Philips Hue Tap. In addition to business models based on connectivity, there is great potential for information-driven business models that can support or enhance existing business models. One example is the IoT use case Park and Joy, which uses sensors to connect parking spaces and inform drivers about available parking spaces in real time. Information-driven business models can be based on data generated in IoT use cases. For example, a telecommunications company can add value by deriving more decision-relevant information – called insights – from data that is used to increase decision agility. In addition, insights can be monetized. The monetization of insights can only be sustainable, if careful attention is taken and frameworks are considered. In this chapter, the concept of information-driven business models is explained and illustrated with the concrete use case Park and Joy. In addition, the benefits, risks and framework conditions are discussed.
In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfläche oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen räumlichen und zeitlichen Auflösungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, können neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Strömungen gewonnen werden. Auch in der Praxis können diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.
Aircraft configurations with propellers have been drawing more attention in recent times, partly due to new propulsion concepts based on hydrogen fuel cells and electric motors. These configurations are prone to whirl flutter, which is an aeroelastic instability affecting airframes with elastically supported propellers. It commonly needs to be mitigated already during the design phase of such configurations, requiring, among other things, unsteady aerodynamic transfer functions for the propeller. However, no comprehensive assessment of unsteady propeller aerodynamics for aeroelastic analysis is available in the literature. This paper provides a detailed comparison of nine different low- to mid-fidelity aerodynamic methods, demonstrating their impact on linear, unsteady aerodynamics, as well as whirl flutter stability prediction. Quasi-steady and unsteady methods for blade lift with or without coupling to blade element momentum theory are evaluated and compared to mid-fidelity potential flow solvers (UPM and DUST) and classical, derivative-based methods. Time-domain identification of frequency-domain transfer functions for the unsteady propeller hub loads is used to compare the different methods. Predictions of the minimum required pylon stiffness for stability show good agreement among the mid-fidelity methods. The differences in the stability predictions for the low-fidelity methods are higher. Most methods studied yield a more unstable system than classical, derivative-based whirl flutter analysis, indicating that the use of more sophisticated aerodynamic modeling techniques might be required for accurate whirl flutter prediction.
Durch die Einführung von Building Information Modeling (BIM) sowohl projektspezifisch als auch in ganze Unternehmungen hat die Baubranche einen weitreichenden Veränderungsprozess angestoßen.
Building Information Modeling kann als eine Methode angesehen werden, um die Informationsasymmetrien zwischen den Projektbeteiligten so gering wie möglich zu halten.
Bauwirtschaft
(2024)
Die Leistungen der Bauwirtschaft und deren wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland werden anhand einer Vielzahl statistischer Daten verdeutlicht. Die im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen auftretenden branchenspezifischen Besonderheiten der Bauwirtschaft werden anhand von verschiedenen Kriterien herausgearbeitet. Das Zusammenspiel der einzelnen Akteure des Sektors und die dabei sich ergebenden bzw. zu beachtenden Rechts- und Vertragsgrundlagen werden dargestellt. Aufgrund der meist erheblichen Höhe des eingesetzten Kapitals werden auch notwendige Formen der Risikoabsicherungen und der in der Branche üblichen und teilweise vorgeschriebenen Versicherungsmöglichkeiten angesprochen.
Generating synthetic LiDAR point cloud data for object detection using the Unreal Game Engine
(2024)
Object detection based on artificial intelligence is ubiquitous in today’s computer vision research and application. The training of the neural networks for object detection requires large and high-quality datasets. Besides datasets based on image data, datasets derived from point clouds offer several advantages. However, training datasets are sparse and their generation requires a lot of effort, especially in industrial domains. A solution to this issue offers the generation of synthetic point cloud data. Based on the design science research method, the work at hand proposes an approach and its instantiation for generating synthetic point cloud data based on the Unreal Engine. The point cloud quality is evaluated by comparing the synthetic cloud to a real-world point cloud. Within a practical example the applicability of the Unreal Game engine for synthetic point cloud generation could be successfully demonstrated.
Next-generation aircraft designs often incorporate multiple large propellers attached along the wingspan (distributed electric propulsion), leading to highly flexible dynamic systems that can exhibit aeroelastic instabilities. This paper introduces a validated methodology to investigate the aeroelastic instabilities of wing–propeller systems and to understand the dynamic mechanism leading to wing and whirl flutter and transition from one to the other. Factors such as nacelle positions along the wing span and chord and its propulsion system mounting stiffness are considered. Additionally, preliminary design guidelines are proposed for flutter-free wing–propeller systems applicable to novel aircraft designs. The study demonstrates how the critical speed of the wing–propeller systems is influenced by the mounting stiffness and propeller position. Weak mounting stiffnesses result in whirl flutter, while hard mounting stiffnesses lead to wing flutter. For the latter, the position of the propeller along the wing span may change the wing mode shapes and thus the flutter mechanism. Propeller positions closer to the wing tip enhance stability, but pusher configurations are more critical due to the mass distribution behind the elastic axis.
In this work, the effect of low air relative humidity on the operation of a polymer electrolyte membrane fuel cell is investigated. An innovative method through performing in situ electrochemical impedance spectroscopy is utilised to quantify the effect of inlet air relative humidity at the cathode side on internal ionic resistances and output voltage of the fuel cell. In addition, algorithms are developed to analyse the electrochemical characteristics of the fuel cell. For the specific fuel cell stack used in this study, the membrane resistance drops by over 39 % and the cathode side charge transfer resistance decreases by 23 % after increasing the humidity from 30 % to 85 %, while the results of static operation also show an increase of ∼2.2 % in the voltage output after increasing the relative humidity from 30 % to 85 %. In dynamic operation, visible drying effects occur at < 50 % relative humidity, whereby the increase of the air side stoichiometry increases the drying effects. Furthermore, other parameters, such as hydrogen humidification, internal stack structure, and operating parameters like stoichiometry, pressure, and temperature affect the overall water balance. Therefore, the optimal humidification range must be determined by considering all these parameters to maximise the fuel cell performance and durability. The results of this study are used to develop a health management system to ensure sufficient humidification by continuously monitoring the fuel cell polarisation data and electrochemical impedance spectroscopy indicators.
Many important properties of bacterial cellulose (BC), such as moisture absorption capacity, elasticity and tensile strength, largely depend on its structure. This paper presents a study on the effect of the drying method on BC films produced by Medusomyces gisevii using two different procedures: room temperature drying (RT, (24 ± 2 °C, humidity 65 ± 1%, dried until a constant weight was reached) and freeze-drying (FD, treated at − 75 °C for 48 h). BC was synthesized using one of two different carbon sources—either glucose or sucrose. Structural differences in the obtained BC films were evaluated using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction. Macroscopically, the RT samples appeared semi-transparent and smooth, whereas the FD group exhibited an opaque white color and sponge-like structure. SEM examination showed denser packing of fibrils in FD samples while RT-samples displayed smaller average fiber diameter, lower surface roughness and less porosity. AFM confirmed the SEM observations and showed that the FD material exhibited a more branched structure and a higher surface roughness. The samples cultivated in a glucose-containing nutrient medium, generally displayed a straight and ordered shape of fibrils compared to the sucrose-derived BC, characterized by a rougher and wavier structure. The BC films dried under different conditions showed distinctly different crystallinity degrees, whereas the carbon source in the culture medium was found to have a relatively small effect on the BC crystallinity.
n diesem Kapitel werden die Abrechnungsvorschriften wichtiger ATV kurz, aber umfassend zusammengestellt. Einigen Abrechnungsbestimmungen für Einzelleistungen, die keine Nebenleistungen sind ((siehe DIN 18299 und Abschnitt 4 der jeweiligen ATV), sind mit aufgenommen worden; die ATV enthalten jedoch weitergehende Festlegungen über Nebenleistungen und Besondere Leistungen.
Im Anschluss folgen Hinweise zu den Toleranzen im Hochbau sowie im Straßenbau.
Baustoffe
(2024)
A novel method to determine the extruded length of a metallic wire for a directed energy deposition (DED) process using a microwave (MW) plasma jet with a straight-through wire feed is presented. The method is based on the relative comparison of the measured frequency response obtained by the large-signal scattering parameter (Hot-S) technique. In the practical working range, repeatability of less than 6% for a nonactive plasma and 9% for the active plasma state is found. Measurements are conducted with a focus on a simple solution to decrease the processing time and reduce the integration time of the process into the existing hardware. It is shown that monitoring a single frequency for magnitude and phase changes is sufficient to achieve good accuracy. A combination of different measurement values to determine the length is possible. The applicability to different diameter of the same material is shown as well as a contact detection of the wire and metallic substrate.
Durch das öffentliche Baurecht werden die Zulässigkeit, die Grenzen, die Ordnung und die Förderung der baulichen Nutzung des Bodens geregelt.
Die Ausschreibung und die Vergabe sind von essenzieller Bedeutung für ein Bauvorhaben und werden deshalb in der HOAI mit zwei Leistungsphasen abgebildet: nämlich mit der Leistungsphase 6 Vorbereitung der Vergabe sowie der Leistungsphase 7 Mitwirkung bei der Vergabe. Im Zuge der Ausschreibung und der Vergabe werden die für den AG anfallenden Kosten festgelegt und bilden somit die letzte größere Stellschraube für Preiseinsparungen.
Boden, Baugrube, Verbau
(2024)
Die Lösung den Baugrund betreffender Fragestellungen beginnen i. d. R. mit der Durchführung von Baugrunderkundungen, um alle notwendigen Parameter zu erhalten, die für die Planung und Durchführung von Bauvorhaben notwendig sind. Im Folgenden werden die wichtigsten Erkundungen in Abhängigkeit der erforderlichen Güteklasse der Proben beschrieben und vorgestellt.
Kalkulation
(2024)
Das Kapitel behandelt die Kosten- und Preisermittlung, die Kostenvorgabe und Kostenkontrolle.
Der Angebotspreis wird aufgeschlüsselt in die Einzelkosten der Teilleistungen, die Baustellengemeinkosten, die Allgemeinen Geschäftskosten und einen Zuschlag für Wagnis und Gewinn. Auf der Basis der Angebotskalkulation werden die Vorgaben für die Kostenkontrolle entwickelt.
Baumaschinen
(2024)
This article addresses the need for an innovative technique in plasma shaping, utilizing antenna structures, Maxwell’s laws, and boundary conditions within a shielded environment. The motivation lies in exploring a novel approach to efficiently generate high-energy density plasma with potential applications across various fields. Implemented in an E01 circular cavity resonator, the proposed method involves the use of an impedance and field matching device with a coaxial connector and a specially optimized monopole antenna. This setup feeds a low-loss cavity resonator, resulting in a high-energy density air plasma with a surface temperature exceeding 3500 o C, achieved with a minimal power input of 80 W. The argon plasma, resembling the shape of a simple monopole antenna with modeled complex dielectric values, offers a more energy-efficient alternative compared to traditional, power-intensive plasma shaping methods. Simulations using a commercial electromagnetic (EM) solver validate the design’s effectiveness, while experimental validation underscores the method’s feasibility and practical implementation. Analyzing various parameters in an argon atmosphere, including hot S -parameters and plasma beam images, the results demonstrate the successful application of this technique, suggesting its potential in coating, furnace technology, fusion, and spectroscopy applications.
Schalung und Gerüste
(2024)
Systemschalungen und Systemgerüste haben den Baustellenbetrieb in vielen Bereichen sehr vereinfacht. Dennoch sind Kenntnisse in diesen Feldern für eine erfolgreiche und effektive Bauleitung unverzichtbar. In diesem Kapitel werden Hinweise und Empfehlungen für die Bemessung und Einsatz von Schalungen, Trag- und Arbeitsgerüsten für den Baustellenbetrieb gegeben.
Kein Bauvorhaben sollte realisiert werden, ohne dass es auf einer vertraglichen Grundlage zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer fußt. Diese vertragliche Grundlage zu kennen ist essenziell, um dementsprechend handeln zu können. Denn nur wer seine eigenen Rechte und auch Pflichten kennt, kann sich auf diese berufen.
Die Arbeitsvorbereitung, als ein wesentliches Aufgabengebiet des Baubetriebswesens, ist von enormer Bedeutung für den Erfolg eines Bauprojektes. Die Arbeitsvorbereitung lässt sich zeitlich sowohl in der Angebotsphase (kalkulationsbegleitende Arbeitsvorbereitung), in der Vorbereitungsphase der Baustelle (von Auftragsvergabe bis Baubeginn) als auch baubegleitend einordnen.
Electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) belong to field-effect sensors having an attractive transducer architecture for constructing various biochemical sensors. In this study, a capacitive model of enzyme-modified EISCAPs has been developed and the impact of the surface coverage of immobilized enzymes on its capacitance-voltage and constant-capacitance characteristics was studied theoretically and experimentally. The used multicell arrangement enables a multiplexed electrochemical characterization of up to sixteen EISCAPs. Different enzyme coverages have been achieved by means of parallel electrical connection of bare and enzyme-covered single EISCAPs in diverse combinations. As predicted by the model, with increasing the enzyme coverage, both the shift of capacitance-voltage curves and the amplitude of the constant-capacitance signal increase, resulting in an enhancement of analyte sensitivity of the EISCAP biosensor. In addition, the capability of the multicell arrangement with multi-enzyme covered EISCAPs for sequentially detecting multianalytes (penicillin and urea) utilizing the enzymes penicillinase and urease has been experimentally demonstrated and discussed.
In this work, we present a compact, bifunctional chip-based sensor setup that measures the temperature and electrical conductivity of water samples, including specimens from rivers and channels, aquaculture, and the Atlantic Ocean. For conductivity measurements, we utilize the impedance amplitude recorded via interdigitated electrode structures at a single triggering frequency. The results are well in line with data obtained using a calibrated reference instrument. The new setup holds for conductivity values spanning almost two orders of magnitude (river versus ocean water) without the need for equivalent circuit modelling. Temperature measurements were performed in four-point geometry with an on-chip platinum RTD (resistance temperature detector) in the temperature range between 2 °C and 40 °C, showing no hysteresis effects between warming and cooling cycles. Although the meander was not shielded against the liquid, the temperature calibration provided equivalent results to low conductive Milli-Q and highly conductive ocean water. The sensor is therefore suitable for inline and online monitoring purposes in recirculating aquaculture systems.
Pulmonary arterial cannulation is a common and effective method for percutaneous mechanical circulatory support for concurrent right heart and respiratory failure [1]. However, limited data exists to what effect the positioning of the cannula has on the oxygen perfusion throughout the pulmonary artery (PA). This study aims to evaluate, using computational fluid dynamics (CFD), the effect of different cannula positions in the PA with respect to the oxygenation of the different branching vessels in order for an optimal cannula position to be determined. The four chosen different positions (see Fig. 1) of the cannulas are, in the lower part of the main pulmonary artery (MPA), in the MPA at the junction between the right pulmonary artery (RPA) and the left pulmonary artery (LPA), in the RPA at the first branch of the RPA and in the LPA at the first branch of the LPA.
Im Hinblick auf die Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland konzentriert sich das Projekt Diggi Twin auf die nachhaltige Gebäudeoptimierung. Grundlage für eine ganzheitliche Gebäudeüberwachung und -optimierung bildet dabei die Digitalisierung und Automation im Sinne eines Smart Buildings. Das interdisziplinäre Projekt der FH Aachen hat das Ziel, ein bestehendes Hochschulgebäude und einen Neubau an klimaneutrale Standards anzupassen. Im Rahmen des Projekts werden bekannte Verfahren, wie das Building Information Modeling (BIM), so erweitert, dass ein digitaler Gebäudezwilling entsteht. Dieser kann zur Optimierung des Gebäudebetriebs herangezogen werden, sowie als Basis für eine Erweiterung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) dienen. Mithilfe von Sensortechnologie und künstlicher Intelligenz kann so ein präzises Monitoring wichtiger Gebäudedaten erfolgen, um ungenutzte Energieeinsparpotenziale zu erkennen und zu nutzen. Das Projekt erforscht und setzt methodische Erkenntnisse zu BIM und digitalen Gebäudezwillingen praxisnah um, indem es spezifische Fragen zur Energie- und Ressourceneffizienz von Gebäuden untersucht und konkrete Lösungen für die Gebäudeoptimierung entwickelt.
The deformation and damage laws of non-homogeneous irregular structural planes in rocks are the basis for studying the stability of rock engineering. To investigate the damage characteristics of rock containing non-parallel fissures, uniaxial compression tests and numerical simulations were conducted on sandstone specimens containing three non-parallel fissures inclined at 0°, 45° and 90° in this study. The characteristics of crack initiation and crack evolution of fissures with different inclinations were analyzed. A constitutive model for the discontinuous fractures of fissured sandstone was proposed. The results show that the fracture behaviors of fissured sandstone specimens are discontinuous. The stress–strain curves are non-smooth and can be divided into nonlinear crack closure stage, linear elastic stage, plastic stage and brittle failure stage, of which the plastic stage contains discontinuous stress drops. During the uniaxial compression test, the middle or ends of 0° fissures were the first to crack compared to 45° and 90° fissures. The end with small distance between 0° and 45° fissures cracked first, and the end with large distance cracked later. After the final failure, 0° fissures in all specimens were fractured, while 45° and 90° fissures were not necessarily fractured. Numerical simulation results show that the concentration of compressive stress at the tips of 0°, 45° and 90° fissures, as well as the concentration of tensile stress on both sides, decreased with the increase of the inclination angle. A constitutive model for the discontinuous fractures of fissured sandstone specimens was derived by combining the logistic model and damage mechanic theory. This model can well describe the discontinuous drops of stress and agrees well with the whole processes of the stress–strain curves of the fissured sandstone specimens.
Welche Vorteile bietet die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine für die Verwaltung von Daten in Forschungsprojekten? Hierzu gibt die Handreichung einen schnellen Überblick über den landesgeförderten Dienst Coscine für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.
Magnetic nanoparticles (MNP) are investigated with great interest for biomedical applications in diagnostics (e.g. imaging: magnetic particle imaging (MPI)), therapeutics (e.g. hyperthermia: magnetic fluid hyperthermia (MFH)) and multi-purpose biosensing (e.g. magnetic immunoassays (MIA)). What all of these applications have in common is that they are based on the unique magnetic relaxation mechanisms of MNP in an alternating magnetic field (AMF). While MFH and MPI are currently the most prominent examples of biomedical applications, here we present results on the relatively new biosensing application of frequency mixing magnetic detection (FMMD) from a simulation perspective. In general, we ask how the key parameters of MNP (core size and magnetic anisotropy) affect the FMMD signal: by varying the core size, we investigate the effect of the magnetic volume per MNP; and by changing the effective magnetic anisotropy, we study the MNPs’ flexibility to leave its preferred magnetization direction. From this, we predict the most effective combination of MNP core size and magnetic anisotropy for maximum signal generation.
Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary
(2024)
In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.
Analyzing electroencephalographic (EEG) time series can be challenging, especially with deep neural networks, due to the large variability among human subjects and often small datasets. To address these challenges, various strategies, such as self-supervised learning, have been suggested, but they typically rely on extensive empirical datasets. Inspired by recent advances in computer vision, we propose a pretraining task termed "frequency pretraining" to pretrain a neural network for sleep staging by predicting the frequency content of randomly generated synthetic time series. Our experiments demonstrate that our method surpasses fully supervised learning in scenarios with limited data and few subjects, and matches its performance in regimes with many subjects. Furthermore, our results underline the relevance of frequency information for sleep stage scoring, while also demonstrating that deep neural networks utilize information beyond frequencies to enhance sleep staging performance, which is consistent with previous research. We anticipate that our approach will be advantageous across a broad spectrum of applications where EEG data is limited or derived from a small number of subjects, including the domain of brain-computer interfaces.
In this paper, the use of reinforcement learning (RL) in control systems is investigated using a rotatory inverted pendulum as an example. The control behavior of an RL controller is compared to that of traditional LQR and MPC controllers. This is done by evaluating their behavior under optimal conditions, their disturbance behavior, their robustness and their development process. All the investigated controllers are developed using MATLAB and the Simulink simulation environment and later deployed to a real pendulum model powered by a Raspberry Pi. The RL algorithm used is Proximal Policy Optimization (PPO). The LQR controller exhibits an easy development process, an average to good control behavior and average to good robustness. A linear MPC controller could show excellent results under optimal operating conditions. However, when subjected to disturbances or deviations from the equilibrium point, it showed poor performance and sometimes instable behavior. Employing a nonlinear MPC Controller in real time was not possible due to the high computational effort involved. The RL controller exhibits by far the most versatile and robust control behavior. When operated in the simulation environment, it achieved a high control accuracy. When employed in the real system, however, it only shows average accuracy and a significantly greater performance loss compared to the simulation than the traditional controllers. With MATLAB, it is not yet possible to directly post-train the RL controller on the Raspberry Pi, which is an obstacle to the practical application of RL in a prototyping or teaching setting. Nevertheless, RL in general proves to be a flexible and powerful control method, which is well suited for complex or nonlinear systems where traditional controllers struggle.
This paper serves as an introduction to the ECTS monitoring system and its potential applications in higher education. It also emphasizes the potential for ECTS monitoring to become a proactive system, supporting students by predicting academic success and identifying groups of potential dropouts for tailored support services. The use of the nearest neighbor analysis is suggested for improving data analysis and prediction accuracy.
This easy-to-understand introduction to SAP S/4HANA guides you through the central processes in sales, purchasing and procurement, finance, production, and warehouse management using the model company Global Bike. Familiarize yourself with the basics of business administration, the relevant organizational data, master data, and transactional data, as well as a selection of core business processes in SAP. Using practical examples and tutorials, you will soon become an SAP S/4HANA professional!
Tutorials and exercises for beginners, advanced users, and experts make it easy for you to practice your new knowledge. The prerequisite for this book is access to an SAP S/4HANA client with Global Bike version 4.1.
- Business fundamentals and processes in the SAP system
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Humic substances possess distinctive chemical features enabling their use in many advanced applications, including biomedical fields. No chemicals in nature have the same combination of specific chemical and biological properties as humic substances. Traditional medicine and modern research have demonstrated that humic substances from different sources possess immunomodulatory and anti-inflammatory properties, which makes them suitable for the prevention and treatment of chronic dermatoses, allergic rhinitis, atopic dermatitis, and other conditions characterized by inflammatory and allergic responses [1-4]. The use of humic compounds as agentswith antifungal and antiviral properties shows great potential [5-7].
Bald eine Dekade ist es her, dass diese annähernd mantraartig wiederholte Phrase Unternehmen zur Umsetzung datenschutzrechtlicher Vorgaben incentivierte. Was ist davon geblieben? Nur wenige in Deutschland verhängte Bußgelder erreichten Millionenhöhe. Hintergrund ist (auch) das deutsche Ordnungswidrigkeitenrecht, welches in einem Spannungsverhältnis zu den Vorgaben der DS-GVO steht. Ein Bußgeldbescheid der Berliner Datenschutzaufsicht gegen die Deutsche Wohnen sollte Auslöser eines langen, fortdauernden Rechtsstreits werden. Auf Vorlage des KG hatte der EuGH in der Rechtssache C-807/21 („Deutsche Wohnen“) erstmals Gelegenheit, sich zur Frage der Bußgeldhaftung zu positionieren.
Das Thema Datenschutz wurde bei der öffentlichen Auftragsvergabe bislang vor allem in Bezug auf Drittlandtransfers personenbezogener Daten in die USA diskutiert. Jedoch spielt der Datenschutz für das Vergabeverfahren und für die Ausführung datenschutzrelevanter Leistungen generell eine wesentliche Rolle. Gleichwohl herrschen bislang unter öffentlichen Auftraggebern Schwierigkeiten, datenschutzrechtlich relevante Fallkonstellationen zu erkennen, die möglichen Risiken daraus abzuleiten und, sofern dies gelingt, diesen Risiken angemessen zu begegnen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der datenschutzrechtlichen Verantwortlichkeit, ihren Folgen und den daraus resultierenden Konsequenzen für die Gestaltung von Vergabeverfahren und Vergabeunterlagen.
The connective tissues such as tendons contain an extracellular matrix (ECM) comprising collagen fibrils scattered within the ground substance. These fibrils are instrumental in lending mechanical stability to tissues. Unfortunately, our understanding of how collagen fibrils reinforce the ECM remains limited, with no direct experimental evidence substantiating current theories. Earlier theoretical studies on collagen fibril reinforcement in the ECM have relied predominantly on the assumption of uniform cylindrical fibers, which is inadequate for modelling collagen fibrils, which possessed tapered ends. Recently, Topçu and colleagues published a paper in the International Journal of Solids and Structures, presenting a generalized shear-lag theory for the transfer of elastic stress between the matrix and fibers with tapered ends. This paper is a positive step towards comprehending the mechanics of the ECM and makes a valuable contribution to formulating a complete theory of collagen fibril reinforcement in the ECM.
Critical quantitative evaluation of integrated health management methods for fuel cell applications
(2024)
Online fault diagnostics is a crucial consideration for fuel cell systems, particularly in mobile applications, to limit downtime and degradation, and to increase lifetime. Guided by a critical literature review, in this paper an overview of Health management systems classified in a scheme is presented, introducing commonly utilised methods to diagnose FCs in various applications. In this novel scheme, various Health management system methods are summarised and structured to provide an overview of existing systems including their associated tools. These systems are classified into four categories mainly focused on model-based and non-model-based systems. The individual methods are critically discussed when used individually or combined aimed at further understanding their functionality and suitability in different applications. Additionally, a tool is introduced to evaluate methods from each category based on the scheme presented. This tool applies the technique of matrix evaluation utilising several key parameters to identify the most appropriate methods for a given application. Based on this evaluation, the most suitable methods for each specific application are combined to build an integrated Health management system.
This study presents the concept of AstroBioLab, an autonomous astrobiological field laboratory tailored for the exploration of (sub)glacial habitats. AstroBioLab is an integral component of the TRIPLE (Technologies for Rapid Ice Penetration and subglacial Lake Exploration) DLR-funded project, aimed at advancing astrobiology research through the development and deployment of innovative technologies. AstroBioLab integrates diverse measurement techniques such as fluorescence microscopy, DNA sequencing and fluorescence spectrometry, while leveraging microfluidics for efficient sample delivery and preparation.
Wer A sagt, muss zumindest im Kaufrecht nicht immer B sagen: Es kommt nicht selten vor, dass sich in einem Kaufvertrag einerseits ein wirksamer Ausschluss der Gewährleistung des Verkäufers für Sachmängel findet, die Parteien aber andererseits gleichwohl eine Beschaffenheitsvereinbarung für bestimmte Eigenschaften vertraglich festlegen. In diesem Problemfeld führt eine aktuelle Entscheidung des BGH zu weiteren Klärungen für die Praxis (BGH, Urt. v. 10.4.2024 – VIII ZR 161/23, MDR 2024, 706). Der folgende Beitrag setzt sich mit den vielfältigen Aspekten der Entscheidung auseinander und erläutert, aus welchen Gründen der BGH dem Käufer einige goldene Brücken für einen Schadensersatzanspruch gebaut hat.
This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented.
The artificial olfactory image was proposed by Lundström et al. in 1991 as a new strategy for an electronic nose system which generated a two-dimensional mapping to be interpreted as a fingerprint of the detected gas species. The potential distribution generated by the catalytic metals integrated into a semiconductor field-effect structure was read as a photocurrent signal generated by scanning light pulses. The impact of the proposed technology spread beyond gas sensing, inspiring the development of various imaging modalities based on the light addressing of field-effect structures to obtain spatial maps of pH distribution, ions, molecules, and impedance, and these modalities have been applied in both biological and non-biological systems. These light-addressing technologies have been further developed to realize the position control of a faradaic current on the electrode surface for localized electrochemical reactions and amperometric measurements, as well as the actuation of liquids in microfluidic devices.
Das Diskussionspapier beschreibt einen Prozess an der FH Aachen zur Entwicklung und Implementierung eines Self-Assessment-Tools für Studiengänge. Dieser Prozess zielte darauf ab, die Relevanz der Themen Digitalisierung, Internationalisierung und Nachhaltigkeit in Studiengängen zu stärken. Durch Workshops und kollaborative Entwicklung mit Studiendekan:innen entstand ein Fragebogen, der zur Reflexion und strategischen Weiterentwicklung der Studiengänge dient.
Direct air capture (DAC) combined with subsequent storage (DACCS) is discussed as one promising carbon dioxide removal option. The aim of this paper is to analyse and comparatively classify the resource consumption (land use, renewable energy and water) and costs of possible DAC implementation pathways for Germany. The paths are based on a selected, existing climate neutrality scenario that requires the removal of 20 Mt of carbon dioxide (CO2) per year by DACCS from 2045. The analysis focuses on the so-called “low-temperature” DAC process, which might be more advantageous for Germany than the “high-temperature” one. In four case studies, we examine potential sites in northern, central and southern Germany, thereby using the most suitable renewable energies for electricity and heat generation. We show that the deployment of DAC results in large-scale land use and high energy needs. The land use in the range of 167–353 km2 results mainly from the area required for renewable energy generation. The total electrical energy demand of 14.4 TWh per year, of which 46% is needed to operate heat pumps to supply the heat demand of the DAC process, corresponds to around 1.4% of Germany's envisaged electricity demand in 2045. 20 Mt of water are provided yearly, corresponding to 40% of the city of Cologne‘s water demand (1.1 million inhabitants). The capture of CO2 (DAC) incurs levelised costs of 125–138 EUR per tonne of CO2, whereby the provision of the required energy via photovoltaics in southern Germany represents the lowest value of the four case studies. This does not include the costs associated with balancing its volatility. Taking into account transporting the CO2 via pipeline to the port of Wilhelmshaven, followed by transporting and sequestering the CO2 in geological storage sites in the Norwegian North Sea (DACCS), the levelised costs increase to 161–176 EUR/tCO2. Due to the longer transport distances from southern and central Germany, a northern German site using wind turbines would be the most favourable.
Mathematical morphology is a part of image processing that has proven to be fruitful for numerous applications. Two main operations in mathematical morphology are dilation and erosion. These are based on the construction of a supremum or infimum with respect to an order over the tonal range in a certain section of the image. The tonal ordering can easily be realised in grey-scale morphology, and some morphological methods have been proposed for colour morphology. However, all of these have certain limitations.
In this paper we present a novel approach to colour morphology extending upon previous work in the field based on the Loewner order. We propose to consider an approximation of the supremum by means of a log-sum exponentiation introduced by Maslov. We apply this to the embedding of an RGB image in a field of symmetric 2x2 matrices. In this way we obtain nearly isotropic matrices representing colours and the structural advantage of transitivity. In numerical experiments we highlight some remarkable properties of the proposed approach.
Um die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine optimal für Forschungsprojekte nutzen zu können, ist es sinnvoll, einige Fragen im Vorhinein zu klären. So können aufwendige Änderungen der Datenverwaltung im Nachhinein vermieden werden. Hierzu bietet die Handreichung hilfreiche Leitfragen und Erläuterungen für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
The Inverted Rotary Pendulum: Facilitating Practical Teaching in Advanced Control Engineering
(2024)
This paper outlines a practical approach to teach control engineering principles, with an inverted rotary pendulum, serving as an illustrative example. It shows how the pendulum is embedded in an advanced course of control engineering. This approach is incorporated into a flipped-classroom concept, as well as classical teaching concepts, offering students practical experience in control engineering. In addition, the design of the pendulum is shown, using a Raspberry Pi as the target platform for Matlab Simulink. This pendulum can be used in the classroom to evaluate the controller design mentioned above. It is analysed if the use of the pendulum generates a deeper understanding of the learning contents.