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Many of today’s factors make software development more and more complex, such as time pressure, new technologies, IT security risks, et cetera. Thus, a good preparation of current as well as future software developers in terms of a good software engineering education becomes progressively important. As current research shows, Competence Developing Games (CDGs) and Serious Games can offer a potential solution.
This paper identifies the necessary requirements for CDGs to be conducive in principle, but especially in software engineering (SE) education. For this purpose, the current state of research was summarized in the context of a literature review. Afterwards, some of the identified requirements as well as some additional requirements were evaluated by a survey in terms of subjective relevance.
Kleidung umgibt den menschlichen Körper seit etwa 75.000 Jahren. Seitdem dient sie dabei längst mehr nur als Schutz, sondern ist zu einem wichtigen Kommunikationsmittel geworden. Vor allem Identität spielte schon immer eine wichtige Rolle in ihrer Funktion. Im 15. Jahrhundert entstand die erste Uniform, die durch identische Kleidung Zusammengehörigkeit vermitteln sollte. Dieses Konzept findet heute in der Corporate Fashion, Berufskleidung und zivilen Kontexten Verwendung und vermittelt nebenher Visionen und Philosophien der Corporate Identities. In dieser Arbeit wurde eine tiefgehende Recherche über die Geschichte, Funktion und Wirkung von Uniformen betrieben und Kategorien untersucht, in die sich diese einteilen lassen. Anschließend wurden die Ergebnisse in einem ausgewählten Layout als Buch zusammengefasst und mit Portraits uniformtragender Menschen unterstützt. Abschließend folgt ein Leitfaden, der eine gezielte Gestaltung von Uniformen ermöglicht.
Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer produced by different microorganisms, but in biotechnological practice, Komagataeibacter xylinus is used. The micro- and nanofibrillar structure of BC, which forms many different-sized pores, creates prerequisites for the introduction of other polymers into it, including those synthesized by other microorganisms. The study aims to develop a cocultivation system of BC and prebiotic producers to obtain BC-based composite material with prebiotic activity. In this study, pullulan (PUL) was found to stimulate the growth of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG better than the other microbial polysaccharides gellan and xanthan. BC/PUL biocomposite with prebiotic properties was obtained by cocultivation of Komagataeibacter xylinus and Aureobasidium pullulans, BC and PUL producers respectively, on molasses medium. The inclusion of PUL in BC is proved gravimetrically by scanning electron microscopy and by Fourier transformed infrared spectroscopy. Cocultivation demonstrated a composite effect on the aggregation and binding of BC fibers, which led to a significant improvement in mechanical properties. The developed approach for “grafting” of prebiotic activity on BC allows preparation of environmentally friendly composites of better quality.
Concentrated Solar Power (CSP) systems are able to store energy cost-effectively in their integrated thermal energy storage (TES). By intelligently combining Photovoltaics (PV) systems with CSP, a further cost reduction of solar power plants is expected, as well as an increase in dispatchability and flexibility of power generation. PV-powered Resistance Heaters (RH) can be deployed to raise the temperature of the molten salt hot storage from 385 °C up to 565 °C in a Parabolic Trough Collector (PTC) plant. To avoid freezing and decomposition of molten salt, the temperature distribution in the electrical resistance heater is investigated in the present study. For this purpose, a RH has been modeled and CFD simulations have been performed. The simulation results show that the hottest regions occur on the electric rod surface behind the last baffle. A technical optimization was performed by adjusting three parameters: Shell-baffle clearance, electric rod-baffle clearance and number of baffles. After the technical optimization was carried out, the temperature difference between the maximum temperature and the average outlet temperature of the salt is within the acceptable limits, thus critical salt decomposition has been avoided. Additionally, the CFD simulations results were analyzed and compared with results obtained with a one-dimensional model in Modelica.
Zeitfenster : Prototyp einer animierten Installation zum Thema Mesokosmos und Lebensraum Erde
(2022)
Der Prototyp des Projekts "Zeitfenster" stellt eine Installation dar, inspiriert vom Museum für Naturkunde Berlin. Die Installation besteht aus einer Animation, die an die Fenster des Dinosauriersaals im Museum pojiziert wird. Die Animation zeigt in einer Art Zeitreise, wie das Erbe der Natur aussieht und was der Mensch daraus macht. In der Zeit des Klimawandels setzt sich Design vermehrt für die Aufklärung des Naturschutzes ein. Die Animation soll die Zuschauer, ob Jung oder Alt, für die Verbindung zwischen dem Menschen und der Erde sensibilisieren. Dies wird erreicht, indem sich die Installation die atemberaubende Atmosphäre des Dinosauriersaals zu Nutze macht. Die Fenster des Saals erlauben es, die Bildnisse in beeindruckender Lebensgröße darzustellen. Im Fokus steht, dass der Prototyp ein Erlebnis konzipiert, welches nur durch das Zusammenspiel der verschiedenen Medien möglich ist.
Seit 2002 ist der Tierschutz fest im Grundgesetz verankert, jedoch herrscht immer noch ein enormes Ungleichgewicht bei der letztendlichen Durchsetzung gegenüber der Tiernutzungsinteressen. Die Nichteinhaltung des Tierschutzes stellt nicht nur aus Tierwohlsicht, sondern auch aus Klimaschutzgründen eine ernst zu nehmende Problematik dar, welche wir nur gemeinsam angehen können. Die Gesellschaft sollte sich über das eigene Konsumverhalten bewusst werden, gleichermaßen müssen auch überzeugende Alternativen aufgezeigt werden. Thematisch ist die Arbeit in drei Teile gegliedert. Die Geschichte, das Recht der Tiere und die Zukunftsaussichten stehen hier im Fokus. Wichtig ist es, den Istzustand neutral darzustellen, um die Fakten nicht zu harmonisieren. Die Publikation soll nicht abschrecken, vielmehr soll sie die Leser:innen motivieren, Dinge ändern zu wollen. Denn nur miteinander können wir friedlich „koexistieren“.
Da Capo - The Town of Music
(2022)
In this article we describe an Internet-of-Things sensing device with a wireless interface which is powered by the oftenoverlooked harvesting method of the Wiegand effect. The sensor can determine position, temperature or other resistively measurable quantities and can transmit the data via an ultra-low power ultra-wideband (UWB) data transmitter. With this approach we can energy-self-sufficiently acquire, process, and wirelessly transmit data in a pulsed operation. A proof-of-concept system was built up to prove the feasibility of the approach. The energy consumption of the system is analyzed and traced back in detail to the individual components, compared to the generated energy and processed to identify further optimization options. Based on the proof-of-concept, an application demonstrator was developed. Finally, we point out possible use cases.
With the growing interest in small distributed sensors for the “Internet of Things”, more attention is being paid to energy harvesting techologies. Reducing or eliminating the need for external power sources or batteries make devices more self-sufficient, more reliable, and reduces maintenance requirements. The Wiegand effect is a proven technology for harvesting small amounts of electrical power from mechanical motion.
bulk : Konzeption und Gestaltung einer mobilen Anwendung eines nachhaltigen Unverpackt-Lieferservice
(2022)
Die Welt wird wortwörtlich von Plastik überschwemmt- und trotzdem ist kein Ende des trivialen Verpackungsmaterials in Sicht. Die, die sich den Konsequenzen ihres Konsumverhaltens bewusst sind, haben immer noch keinen flächendeckenden Zugang zu Unverpacktläden und es mangelt schlicht an praktischen Alternativen.
Hier knüpft die App „bulk“ an und schlägt ausschließlich unverpackte Lebensmittel vor – bequem bis zur Haustür geliefert. Das Angebot ist qualitativ hochwertig und meist regional. Für ein positives Kauferlebnis veranschaulicht „bulk“, wie viel Plastik mit den Produkten im Vergleich zu einem konventionellen Wocheneinkauf eingespart werden kann. Das gibt Nutzer:Innen eine Grundlage, ihre Entscheidungen kritisch zu hinterfragen und schult den Blick für den Impact sich summierender Kleinigkeiten.
Konzeption und Gestaltung einer mobilen Anwendung eines nachhaltigen Unverpackt-Lieferservice
(2022)
Die Welt wird wortwörtlich von Plastik überschwemmt - und trotzdem ist kein Ende des trivialen Verpackungsmaterials in Sicht. Die, die sich den Konsequenzen ihres Konsumverhaltens bewusst sind, haben immer noch keinen flächendeckenden Zugang zu Unverpacktläden und es mangelt schlicht an praktischen Alternativen.
Hier knüpft die App „bulk“ an und schlägt ausschließlich unverpackte Lebensmittel vor – bequem bis zur Haustür geliefert. Das Angebot ist qualitativ hochwertig und meist regional. Für ein positives Kauferlebnis veranschaulicht „bulk“, wie viel Plastik mit den Produkten im Vergleich zu einem konventionellen Wocheneinkauf eingespart werden kann. Das gibt Nutzer:Innen eine Grundlage, ihre Entscheidungen kritisch zu hinterfragen und schult den Blick für den Impact sich summierender Kleinigkeiten.
Endlich! Nach über zwei Jahren kulturellen Stillstands richtet der Musiknetzwerk Aachen e.V. ein Festival aus. Die Bachelorandin Jana Wetzlar übernimmt hierbei die Veranstaltungsplanung und -bewerbung. Der erste Teil der Arbeit umfasst die Erarbeitung eines einzigartigen Festivalkonzepts, bei dem die Förderung von jungen Newcomerkünstler:innen und die ökologische Nachhaltigkeit der Veranstaltung im Vordergrund stehen. Eine weitere Besonderheit stellt das paritätisch besetzte Künstler:innen-Line-Up dar. Im zweiten Teil der Arbeit wurden eine umfangreiche Werbekampagne sowie ein passendes Corporate Design entwickelt, die die Besonderheiten des Festivals hervorheben und viele Festivalbesucher:innen generieren sollen. Die übergeordneten Ziele der Arbeit bestehen darin, einen Beitrag zur gesellschaftlichen Etablierung des Musiknetzwerk Aachen e.V. zu leisten und die Voraussetzungen für ein jährlich wiederkehrendes Festival zu schaffen.
Dynamic retinal vessel analysis (DVA) provides a non-invasive way to assess microvascular function in patients and potentially to improve predictions of individual cardiovascular (CV) risk. The aim of our study was to use untargeted machine learning on DVA in order to improve CV mortality prediction and identify corresponding response alterations.
A capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EISCAP) biosensor modified with Tobacco mosaic virus (TMV) particles for the detection of acetoin is presented. The enzyme acetoin reductase (AR) was immobilized on the surface of the EISCAP using TMV particles as nanoscaffolds. The study focused on the optimization of the TMV-assisted AR immobilization on the Ta 2 O 5 -gate EISCAP surface. The TMV-assisted acetoin EISCAPs were electrochemically characterized by means of leakage-current, capacitance-voltage, and constant-capacitance measurements. The TMV-modified transducer surface was studied via scanning electron microscopy.
Acetoin and diacetyl have a major impact on the flavor of alcoholic beverages such as wine or beer. Therefore, their measurement is important during the fermentation process. Until now, gas chromatographic techniques have typically been applied; however, these require expensive laboratory equipment and trained staff, and do not allow for online monitoring. In this work, a capacitive electrolyte–insulator–semiconductor sensor modified with tobacco mosaic virus (TMV) particles as enzyme nanocarriers for the detection of acetoin and diacetyl is presented. The enzyme acetoin reductase from Alkalihalobacillus clausii DSM 8716ᵀ is immobilized via biotin–streptavidin affinity, binding to the surface of the TMV particles. The TMV-assisted biosensor is electrochemically characterized by means of leakage–current, capacitance–voltage, and constant capacitance measurements. In this paper, the novel biosensor is studied regarding its sensitivity and long-term stability in buffer solution. Moreover, the TMV-assisted capacitive field-effect sensor is applied for the detection of diacetyl for the first time. The measurement of acetoin and diacetyl with the same sensor setup is demonstrated. Finally, the successive detection of acetoin and diacetyl in buffer and in diluted beer is studied by tuning the sensitivity of the biosensor using the pH value of the measurement solution.
Utilizing an appropriate enzyme immobilization strategy is crucial for designing enzyme-based biosensors. Plant virus-like particles represent ideal nanoscaffolds for an extremely dense and precise immobilization of enzymes, due to their regular shape, high surface-to-volume ratio and high density of surface binding sites. In the present work, tobacco mosaic virus (TMV) particles were applied for the co-immobilization of penicillinase and urease onto the gate surface of a field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitor (EISCAP) with a p-Si-SiO₂-Ta₂O₅ layer structure for the sequential detection of penicillin and urea. The TMV-assisted bi-enzyme EISCAP biosensor exhibited a high urea and penicillin sensitivity of 54 and 85 mV/dec, respectively, in the concentration range of 0.1–3 mM. For comparison, the characteristics of single-enzyme EISCAP biosensors modified with TMV particles immobilized with either penicillinase or urease were also investigated. The surface morphology of the TMV-modified Ta₂O₅-gate was analyzed by scanning electron microscopy. Additionally, the bi-enzyme EISCAP was applied to mimic an XOR (Exclusive OR) enzyme logic gate.
In the Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process, parts are built out of metal powder material by exposure of a laser beam. During handling operations of the powder material, several influencing factors can affect the properties of the powder material and therefore directly influence the processability during manufacturing. Contamination by moisture due to handling operations is one of the most critical aspects of powder quality. In order to investigate the influences of powder humidity on LPBF processing, four materials (AlSi10Mg, Ti6Al4V, 316L and IN718) are chosen for this study. The powder material is artificially humidified, subsequently characterized, manufactured into cubic samples in a miniaturized process chamber and analyzed for their relative density. The results indicate that the processability and reproducibility of parts made of AlSi10Mg and Ti6Al4V are susceptible to humidity, while IN718 and 316L are barely influenced.
Dieser Beitrag beschreibt die herkömmlichen Maßnahmen wie die Kapazitätsbemessung der Tragwerksstruktur, die Isolation des Bauwerks mittels Basisisolatoren, die Dämpfungserhöhung der Struktur mittels Inter-Story-Dämpfern und die Schwingungsreduktion mittels Schwingungstilgern gegen Einwirkungen durch Erdbeben, Wind, Verkehr und Personen auf die Bauwerke. Ergänzend wird die erdbebengerechte Auslegung und Isolation von nichttragenden Bauteilen behandelt. Für die betrachteten Systeme werden die Bewegungsdifferenzialgleichungen unter Berücksichtigung der wesentlichen Nichtlinearitäten angegeben. Die vorgestellten Weiterentwicklungen in den Bereichen der Basisisolatoren, Dämpfern und Schwingungstilgern zeigen, dass das modellbasierte Design mittels Simulation ein sehr effektives, ökonomisches und dank der heutigen Computerleistung auch zeiteffizientes Werkzeug darstellt.
Aeroux
(2022)
Aeroux ist eine Formstudie über die Gestalt einer Luftschiffgondel. Luftschiffe bzw. Zeppeline werden oft mit dem Unglück der Hindenburg in Lakehurst in Verbindung gebracht. Aeroux versucht diese Assoziation zu überwinden und Luftschiffe in der Gegenwart zu verankern.
Durch die gezielte, psychologisch inspirierte Gestaltung soll Sicherheit und Ruhe vermittelt werden, sollen spezifische Assoziationen geweckt werden, die weg führen von Bildern vergangener Tage eines brennenden Luftschiffs, um so Zeppeline als klimafreundlichere Alternative zum Flugzeug wieder ins Spiel zu bringen.
Aeroux ist ein hybrides Verkehrsmittel, dass in der Lage ist, sowohl Güter als auch Personen in verschiedenen Szenarien zu transportieren. Zeppeline bauchen keine befestigten Landebahnen oder Pisten. Regionen, die über Straßen schwer zugänglich sind, können so in den Warenhandel integriert werden. Gleichermaßen können aber auch Meschen in Regionen befördert werden, die durch Straßen oder Landebahnen nicht oder unzureichend erschlossen sind. Darüber hinaus kann Aeroux ein Ansatz sein die Unverträglichkeit von Fliegen und Klimaschutz aufzulösen.
Nicht zuletzt liegt in der gemächlichen Art der Bewegung ein besonderer Zauber. Reisen könnten einen neuen Charakter erhalten: durch die großen Fensterfronten und die geringe Flughöhe können Landschaften auf der Reise neu wahrgenommen werden, der Weg wird wieder Teil des Reisens.
Die Arbeit ist in erster Linie eine Auseinandersetzung mit der Form. Wie wirkt Form, wie lassen sich Assoziationen wecken, lenken, leiten. Wie kann technischer Anspruch, gesellschaftliche Bedingung, ökologisches Bewusstsein und nicht zuletzt Genuss in einem Objekt resultieren.
Digitale und analoge Fertigung spielen im Zuge der Arbeit ineinander. So entstand das Design der Gondel, nach ersten händischen Skizzen, digital. Das Model der Gondel wurde aus diesen Daten 3D gedruckt und die Darstellung der Traghülle ebenfalls auf Grundlage dieser Daten gelasert.
Aeroux möchte Lust auf alternatives Sehen, Denken und Handeln machen. Es gilt viel zu bewegen.
Kindertagesstätten bieten Kleinkindern den Zugang zu unbeschwertem und spielerischem Lernen. Was also, wenn schon der Eingangsbereich die Reizüberflutung bereit hält, der Stauraum der Entfaltung der Kinder nicht gerecht wird und ihre Eigenständigkeit ungefördert bleibt? Es kommt zu unzufriedenen Kindern und Frustration aller Beteilligten. "KIWA" ist das Garderobensystem für Kinder zur Stärkung der heranwachsenden Selbstständigkeit. Mithilfe von persönlichen Wiedererkennungsmerkmalen wird Eigenverantwortung geschult. Leicht und sicher zu erreichender Stauraum sorgt für Ordnung. Spielerisches lernen trotz Ordnung.
Die Graphic Novel „Traumspiel“ erzählt eine kindgerechte Fantasiegeschichte zum Thema Traum. Ansatz des Projektes war die Frage, wie wohl eine Welt aussähe, in der Träume eine greifbare Entität darstellen. Ziel war es, diese Welt und eine dort spielende Geschichte zu erschaffen und beides visuell in einer Graphic Novel zum Leben zu erwecken.
In „Traumspiel“ werden Menschen unwissentlich nachts in ein Traumland entführt, wo ihnen die Träume als Marionettentheater vorgespielt werden. Erzählt wird die Geschichte eines Kindes, das auf diese Weise je einen Traum und Albtraum erlebt.
Die Illustrationen sind mit Tusche gemalt. Durch die Beschränkung auf drei Farben werden verschiedene Aspekte der Geschichte visuell unterschieden.
Entstanden ist eine Graphic Novel, in der alle konzeptionellen und gestalterischen Entscheidungen aufeinander aufbauen, um eine spannende Geschichte zu erzählen.
Landslides, rock falls or related subaerial and subaqueous mass slides can generate devastating impulse waves in adjacent waterbodies. Such waves can occur in lakes and fjords, or due to glacier calving in bays or at steep ocean coastlines. Infrastructure and residential houses along coastlines of those waterbodies are often situated on low elevation terrain, and are potentially at risk from inundation. Impulse waves, running up a uniform slope and generating an overland flow over an initially dry adjacent horizontal plane, represent a frequently found scenario, which needs to be better understood for disaster planning and mitigation. This study presents a novel set of large-scale flume test focusing on solitary waves propagating over a 1:14.5 slope and breaking onto a horizontal section. Examining the characteristics of overland flow, this study gives, for the first time, insight into the fundamental process of overland flow of a broken solitary wave: its shape and celerity, as well as its momentum when wave breaking has taken place beforehand.
Durch die zunehmende Globalisierung und Immigration steigt auch weltweit die Anzahl der Kinder, die mit mehr als einer Sprache aufwachsen. Dies kann für sie in vielerlei Hinsicht wichtig und förderlich sein. In der Graphic Novel „MIR“ wird in zehn Geschichten gezeigt, welche unterschiedlichen Formen von Bilingualismus es gibt, welche Vor- und Nachteile es hat, bilingual aufzuwachsen und wie es sich auf das Alltagsleben der Kinder und der ganzen Familie auswirkt. Die Geschichten sind realen Erlebnissen nachempfunden, die durch Interviews gesammelt wurden und illustrativ dargestellt sind. Mehrsprachigkeit ist weder ein Privileg noch ein Problem. Sprache ist zuallererst Kommunikation, und es ist wichtig, dass sie überhaupt stattfindet.
Alte, geschichtsrelevante und thematisch angeordnete Objekte, welche man in den Vitrinen der Museen betrachten kann, das kennt sicher jeder. Doch wie kommen diese Artefakte eigentlich in die Vitrinen? Welche Menschen sind dafür verantwortlich, dass wir diese Kulturgüter bestaunen können? In diesem temporären Ausstellungskonzept für das Römisch-Germanische Museum Köln geht es darum, die sonst verborgene Arbeit der Restauratoren des Museums für die Besucher:innen sichtbar zu machen, ihnen genauere Einblicke in die Arbeit mit ihren Anforderungen zu geben und Restaurierungsprozesse auf zu zeigen. Diese Arbeit demonstriert, wie es abseits der Öffentlichkeit aussieht und wer dafür verantwortlich ist, dass wir einen Einblick in die vergangenen Zeit erhalten können. Das Projekt zeigt eine mögliche Bespielung des Museums, wie das Berufsbild der Restauratoren in die Dauerausstellung integriert werden könnte.
Emotionen durchlebt jeder Mensch. Von unserer Geburt bis zu unserem Tod.
Der Psychologe Paul Eckman hat sechs grundlegende Emotionen
identifiziert. Glück, Traurigkeit, Ekel, Angst, Überraschung und Wut.
Emotionen können in positive und negative, aber auch in die weniger
beachtete neutrale Emotion unterteilt werden. Emotionen werden ständig
und wechselnd erlebt und sind deshalb vorstellbar als "Spektrum" oder
als "Unendlichkeitschleife". Wie Menschen Emotionen erfahren, ist
unterschiedlich. Sie sind abstrakt.
Das Fotobuch "In Between" will das Emotionsspektrum und das Abstrakte
mithilfe einer Kurzgeschichte sichtbar machen. Das Editorial und die
fotografische Gestaltung greifen das Konzept der endlosen Schleife
unserer Gefühlswelt auf und machen sie erlebbar.
Having well-defined control strategies for fuel cells, that can efficiently detect errors and take corrective action is critically important for safety in all applications, and especially so in aviation. The algorithms not only ensure operator safety by monitoring the fuel cell and connected components, but also contribute to extending the health of the fuel cell, its durability and safe operation over its lifetime. While sensors are used to provide peripheral data surrounding the fuel cell, the internal states of the fuel cell cannot be directly measured. To overcome this restriction, Kalman Filter has been implemented as an internal state observer.
Other safety conditions are evaluated using real-time data from every connected sensor and corrective actions automatically take place to ensure safety. The algorithms discussed in this paper have been validated thorough Model-in-the-Loop (MiL) tests as well as practical validation at a dedicated test bench.
Unsere Emotionen beeinflussen die Art und Weise, wie wir mit uns selbst und der Welt um uns herum umgehen. Sie wirken sich auf unsere geistige und körperliche Gesundheit aus. Da einige unserer Emotionen als „schlecht“ oder „negativ“ wahrgenommen werden, erlauben wir uns oft nicht, sie zu fühlen, und wir unterdrücken sie. Ziel dieses Projekts ist es, mithilfe von Fotografie und Grafik zu zeigen, wie man mit unangenehmen und so genannten „negativen“ Emotionen umgehen kann. Der Schwerpunkt liegt gleichermaßen auf dem konzeptionellen und kreativen Teil. Dabei wurden ein Modell und wechselnde Farblichter verwendet, um die emotionalen Zustände einer Person darzustellen, die diese Transformation durchläuft. Ein weiteres Ziel ist es, die Bedeutung eines bewussteren Umgangs mit unseren Emotionen zu betonen. Das Endmedium ist ein Fotobuch inkl. Piktogramme, die die fünf Stadien repräsentieren: Leiden, Bewusstsein, Konfrontation, Ausdruck und Akzeptanz. (Suffering, Awareness, Confrontation, Expression and Acceptance).
The emerging environmental issues due to the use of fossil resources are encouraging the exploration of new renewable resources. Biomasses are attracting more interest due to the low environmental impacts, low costs, and high availability on earth. In this scenario, green biorefineries are a promising platform in which green biomasses are used as feedstock. Grasses are mainly composed of cellulose and hemicellulose, and lignin is available in a small amount. In this work, a perennial ryegrass was used as feedstock to develop a green bio-refinery platform. Firstly, the grass was mechanically pretreated, thus obtaining a press juice and a press cake fraction. The press juice has high nutritional values and can be employed as part of fermentation media. The press cake can be employed as a substrate either in enzymatic hydrolysis or in solid-state fermentation. The overall aim of this work was to demonstrate different applications of both the liquid and the solid fractions. For this purpose, the filamentous fungus A. niger and the yeast Y. lipolythica were selected for their ability to produce citric acid. Finally, the possibility was assessed to use the press juice as part of fermentation media to cultivate S. cerevisiae and lactic acid bacteria for ethanol and lactic acid fermentation.
Unsteady shallow meandering flows in rectangular reservoirs: a modal analysis of URANS modelling
(2022)
Shallow flows are common in natural and human-made environments. Even for simple rectangular shallow reservoirs, recent laboratory experiments show that the developing flow fields are particularly complex, involving large-scale turbulent structures. For specific combinations of reservoir size and hydraulic conditions, a meandering jet can be observed. While some aspects of this pseudo-2D flow pattern can be reproduced using a 2D numerical model, new 3D simulations, based on the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, show consistent advantages as presented herein. A Proper Orthogonal Decomposition was used to characterize the four most energetic modes of the meandering jet at the free surface level, allowing comparison against experimental data and 2D (depth-averaged) numerical results. Three different isotropic eddy viscosity models (RNG k-ε, k-ε, k-ω) were tested. The 3D models accurately predicted the frequency of the modes, whereas the amplitudes of the modes and associated energy were damped for the friction-dominant cases and augmented for non-frictional ones. The performance of the three turbulence models remained essentially similar, with slightly better predictions by RNG k-ε model in the case with the highest Reynolds number. Finally, the Q-criterion was used to identify vortices and study their dynamics, assisting on the identification of the differences between: i) the three-dimensional phenomenon (here reproduced), ii) its two-dimensional footprint in the free surface (experimental observations) and iii) the depth-averaged case (represented by 2D models).
In this study, an online multi-sensing platform was engineered to simultaneously evaluate various process parameters of food package sterilization using gaseous hydrogen peroxide (H₂O₂). The platform enabled the validation of critical aseptic parameters. In parallel, one series of microbiological count reduction tests was performed using highly resistant spores of B. atrophaeus DSM 675 to act as the reference method for sterility validation. By means of the multi-sensing platform together with microbiological tests, we examined sterilization process parameters to define the most effective conditions with regards to the highest spore kill rate necessary for aseptic packaging. As these parameters are mutually associated, a correlation between different factors was elaborated. The resulting correlation indicated the need for specific conditions regarding the applied H₂O₂ gas temperature, the gas flow and concentration, the relative humidity and the exposure time. Finally, the novel multi-sensing platform together with the mobile electronic readout setup allowed for the online and on-site monitoring of the sterilization process, selecting the best conditions for sterility and, at the same time, reducing the use of the time-consuming and costly microbiological tests that are currently used in the food package industry.
This work introduces a novel method for the detection of H₂O₂ vapor/aerosol of low concentrations, which is mainly applied in the sterilization of equipment in medical industry. Interdigitated electrode (IDE) structures have been fabricated by means of microfabrication techniques. A differential setup of IDEs was prepared, containing an active sensor element (active IDE) and a passive sensor element (passive IDE), where the former was immobilized with an enzymatic membrane of horseradish peroxidase that is selective towards H₂O₂. Changes in the IDEs’ capacitance values (active sensor element versus passive sensor element) under H₂O₂ vapor/aerosol atmosphere proved the detection in the concentration range up to 630 ppm with a fast response time (<60 s). The influence of relative humidity was also tested with regard to the sensor signal, showing no cross-sensitivity. The repeatability assessment of the IDE biosensors confirmed their stable capacitive signal in eight subsequent cycles of exposure to H₂O₂ vapor/aerosol. Room-temperature detection of H₂O₂ vapor/aerosol with such miniaturized biosensors will allow a future three-dimensional, flexible mapping of aseptic chambers and help to evaluate sterilization assurance in medical industry.
Advances in polymer science have significantly increased polymer applications in life sciences. We report the use of free-standing, ultra-thin polydimethylsiloxane (PDMS) membranes, called CellDrum, as cell culture substrates for an in vitro wound model. Dermal fibroblast monolayers from 28- and 88-year-old donors were cultured on CellDrums. By using stainless steel balls, circular cell-free areas were created in the cell layer (wounding). Sinusoidal strain of 1 Hz, 5% strain, was applied to membranes for 30 min in 4 sessions. The gap circumference and closure rate of un-stretched samples (controls) and stretched samples were monitored over 4 days to investigate the effects of donor age and mechanical strain on wound closure. A significant decrease in gap circumference and an increase in gap closure rate were observed in trained samples from younger donors and control samples from older donors. In contrast, a significant decrease in gap closure rate and an increase in wound circumference were observed in the trained samples from older donors. Through these results, we propose the model of a cell monolayer on stretchable CellDrums as a practical tool for wound healing research. The combination of biomechanical cell loading in conjunction with analyses such as gene/protein expression seems promising beyond the scope published here.
Biocompatibility, flexibility and durability make polydimethylsiloxane (PDMS) membranes top candidates in biomedical applications. CellDrum technology uses large area, <10 µm thin membranes as mechanical stress sensors of thin cell layers. For this to be successful, the properties (thickness, temperature, dust, wrinkles, etc.) must be precisely controlled. The following parameters of membrane fabrication by means of the Floating-on-Water (FoW) method were investigated: (1) PDMS volume, (2) ambient temperature, (3) membrane deflection and (4) membrane mechanical compliance. Significant differences were found between all PDMS volumes and thicknesses tested (p < 0.01). They also differed from the calculated values. At room temperatures between 22 and 26 °C, significant differences in average thickness values were found, as well as a continuous decrease in thicknesses within a 4 °C temperature elevation. No correlation was found between the membrane thickness groups (between 3–4 µm) in terms of deflection and compliance. We successfully present a fabrication method for thin bio-functionalized membranes in conjunction with a four-step quality management system. The results highlight the importance of tight regulation of production parameters through quality control. The use of membranes described here could also become the basis for material testing on thin, viscous layers such as polymers, dyes and adhesives, which goes far beyond biological applications.
Digital twins are seen as one of the key technologies of Industry 4.0. Although many research groups focus on digital twins and create meaningful outputs, the technology has not yet reached a broad application in the industry. The main reasons for this imbalance are the complexity of the topic, the lack of specialists, and the unawareness of the twin opportunities. The project "Digital Twin Academy" aims to overcome these barriers by focusing on three actions: Building a digital twin community for discussion and exchange, offering multi-stage training for various knowledge levels, and implementing realworld use cases for deeper insights and guidance. In this work, we focus on creating a flexible learning platform that allows the user to select a training path adjusted to personal knowledge and needs. Therefore, a mix of basic and advanced modules is created and expanded by individual feedback options. The usage of personas supports the selection of the appropriate modules.
Virtual Reality (VR) offers novel possibilities for remote training regardless of the availability of the actual equipment, the presence of specialists, and the training locations. Research shows that training environments that adapt to users' preferences and performance can promote more effective learning. However, the observed results can hardly be traced back to specific adaptive measures but the whole new training approach. This study analyzes the effects of a combined point and leveling VR-based gamification system on assembly training targeting specific training outcomes and users' motivations. The Gamified-VR-Group with 26 subjects received the gamified training, and the Non-Gamified-VR-Group with 27 subjects received the alternative without gamified elements. Both groups conducted their VR training at least three times before assembling the actual structure. The study found that a level system that gradually increases the difficulty and error probability in VR can significantly lower real-world error rates, self-corrections, and support usages. According to our study, a high error occurrence at the highest training level reduced the Gamified-VR-Group's feeling of competence compared to the Non-Gamified-VR-Group, but at the same time also led to lower error probabilities in real-life. It is concluded that a level system with a variable task difficulty should be combined with carefully balanced positive and negative feedback messages. This way, better learning results, and an improved self-evaluation can be achieved while not causing significant impacts on the participants' feeling of competence.
Gamification applications are on the rise in the manufacturing sector to customize working scenarios, offer user-specific feedback, and provide personalized learning offerings. Commonly, different sensors are integrated into work environments to track workers’ actions. Game elements are selected according to the work task and users’ preferences. However, implementing gamified workplaces remains challenging as different data sources must be established, evaluated, and connected. Developers often require information from several areas of the companies to offer meaningful gamification strategies for their employees. Moreover, work environments and the associated support systems are usually not flexible enough to adapt to personal needs. Digital twins are one primary possibility to create a uniform data approach that can provide semantic information to gamification applications. Frequently, several digital twins have to interact with each other to provide information about the workplace, the manufacturing process, and the knowledge of the employees. This research aims to create an overview of existing digital twin approaches for digital support systems and presents a concept to use digital twins for gamified support and training systems. The concept is based upon the Reference Architecture Industry 4.0 (RAMI 4.0) and includes information about the whole life cycle of the assets. It is applied to an existing gamified training system and evaluated in the Industry 4.0 model factory by an example of a handle mounting.
Formine 2022 : Concezione I
(2022)
Der diesjährige Workshop steht im Zeichen der räumlichen Konzeption. Das Definieren und Erfahren des engsten, ganz eigenen Betrachtungsraums, bis hin zur weitläufigen öffentlichen Umgebung des Ortes ist hierbei der erste Schritt.
Hierzu stehen alle konzeptionellen Werkzeuge – von der Entwicklung vereinzelter Skizzenabfolgen, bis hin zur Collage - in den ersten Tagen des Workshops zur Verfügung. Abschließend gilt es, den Aufbau - das „Sichzusammenfügen“ aus Form, Relation und Material - in einer Plastik zu vereinen.
„Work Habitat“ ist eine markenorientierte Officelösung, die auf skalierbare Weise mit einem Start-up mitwächst und in Kooperation mit dem Unternehmen academa GmbH entstanden ist. Diese Brand Experience fördert Teambuilding und Identifikation mit dem Unternehmen. Sie passt sich an die Teammitglieder an, indem sie einen ganzheitlichen Blick auf das Office-System bewahrt. Ferner stellt sie eine nahtlose Verbindung digitaler und analoger Arbeitswelten dar und bietet eine einladende Umgebung verschiedener Arten zu Arbeiten an: von Deep-Focus bis zur kooperativen Zusammenarbeit und der Anregung zwangloser Begegnungen. Die modularen Komponenten können trotz Veränderungen, Umzügen oder unerwartet rasanten Entwicklungen nachhaltig und flexibel eingesetzt werden. Eine schnelllebige Welt erfordert eine angebrachte, sich ihr anpassende New-Work-Umgebung.
Ocean Care ist eine politisch unabhängige Non-Profit-Organisation mit Sitz in der Schweiz. Sie setzt sich seit 1989 für den Schutz von Meeressäugern und deren Lebensraum ein. Seit 2011 ist Ocean Care außerdem UN-Sonderberaterin für Fragen im Meeresschutz. Da Ocean Care die Öffentlichkeit für das Thema Meeresschutz sensibilisieren möchte und ihre Arbeit durch Spenden finanziert wird, ist ein professionelles, vertrauenerweckendes Erscheinungsbild unerlässlich. Durch ein zeitgemäßes und seriöses Design, welches sich von anderen Organisationen abhebt, kann die Zielgruppe erweitert und die Bedeutsamkeit der Arbeit hervorgehoben werden. Das neue Erscheinungsbild beruht auf der Idee, dass sich die Informationen unter der Meeresoberfläche befinden. Die Linie, die den Meeresspiegel visualisiert, dient außerdem medienübergreifend als Orientierungshilfe.
Das Thema „Bio“ ist auf dem Markt längst zu einem Mainstream geworden und vor allem bei jüngeren Zielgruppen sehr gefragt. Umso wichtiger ist es für Bio-Marken wie ALNATURA, sich zu definieren, um neben innovativen, nachhaltigen Start-up-Marken noch aufzufallen. Aktuell ist ALNATURA vorwiegend aufgrund der hochwertigen Produkte sowie einer transparenten Kommunikation bekannt. Jedoch fehlt es den Produkten an einheitlichem Design mit Wiedererkennungswert. Diese Arbeit zeigt einen Ansatz für ein neues, zeitgemäßes Gestaltungskonzept. Im Zuge dessen wurde das Unternehmenslogo modifiziert sowie Farben, Schrift und Gestaltungsraster neu definiert. Um das neue Image der Marke bekannt zu machen, wurde zudem eine Plakatkampagne entwickelt. Das Projekt zeigt, wie sich eine Bio-Marke weg vom Öko-Image und hin zu einer modernen Lifestyle-Marke mit Relevanz entwickeln kann.
FEM shakedown analysis of structures under random strength with chance constrained programming
(2022)
Direct methods, comprising limit and shakedown analysis, are a branch of computational mechanics. They play a significant role in mechanical and civil engineering design. The concept of direct methods aims to determine the ultimate load carrying capacity of structures beyond the elastic range. In practical problems, the direct methods lead to nonlinear convex optimization problems with a large number of variables and constraints. If strength and loading are random quantities, the shakedown analysis can be formulated as stochastic programming problem. In this paper, a method called chance constrained programming is presented, which is an effective method of stochastic programming to solve shakedown analysis problems under random conditions of strength. In this study, the loading is deterministic, and the strength is a normally or lognormally distributed variable.
Direct methods comprising limit and shakedown analysis is a branch of computational mechanics. It plays a significant role in mechanical and civil engineering design. The concept of direct method aims to determinate the ultimate load bearing capacity of structures beyond the elastic range. For practical problems, the direct methods lead to nonlinear convex optimization problems with a large number of variables and onstraints. If strength and loading are random quantities, the problem of shakedown analysis is considered as stochastic programming. This paper presents a method so called chance constrained programming, an effective method of stochastic programming, to solve shakedown analysis problem under random condition of strength. In this our investigation, the loading is deterministic, the strength is distributed as normal or lognormal variables.
A generalized shear-lag theory for fibres with variable radius is developed to analyse elastic fibre/matrix stress transfer. The theory accounts for the reinforcement of biological composites, such as soft tissue and bone tissue, as well as for the reinforcement of technical composite materials, such as fibre-reinforced polymers (FRP). The original shear-lag theory proposed by Cox in 1952 is generalized for fibres with variable radius and with symmetric and asymmetric ends. Analytical solutions are derived for the distribution of axial and interfacial shear stress in cylindrical and elliptical fibres, as well as conical and paraboloidal fibres with asymmetric ends. Additionally, the distribution of axial and interfacial shear stress for conical and paraboloidal fibres with symmetric ends are numerically predicted. The results are compared with solutions from axisymmetric finite element models. A parameter study is performed, to investigate the suitability of alternative fibre geometries for use in FRP.
Scriptum ist ein Interface mit Installationscharakter, welches die geschichtliche Entstehung von Schriftsystemen aus einer geochronologischen Perspektive darstellt. Die Installation wurde hauptsächlich für Museumsausstellungen konzipiert und besteht aus einer Wandprojektion, die durch iPads im Raum von mehreren Nutzern gleichzeitig gesteuert werden kann. Auf der Projektion sind alle 145 von Noto Sans unterstützten Schriftsysteme zu finden, die nach ihrer örtlichen Entstehung auf einer Weltkarte platziert wurden. Die Arbeit beruht auf dem wissenschaftlichen Datensatz aus dem Projekt „The World’s Writing Systems“ aufrufbar unter www.worldswritingsystems.org.
Neben dem Informierungszweck dient die Installation auch als ein Ausrufezeichen für die Idee, dass Schrift ein wichtiger Aspekt unseres Kulturerbes ist und als ein Spiegel für die Evolution der Menschheit betrachtet werden kann.
Wettbewerbsregeln (§§ 24-27)
(2022)
Im Handel mit Kraftfahrzeugen gehören Aspekte des gutgläubigen Erwerbs zu den beinahe alltäglichen Standardproblemen. Der BGH fügt in seiner Entscheidung v. 23.9.2022–VZR148/21, MDR 2022, 1541 diesem im Detail breit gefächerten Themenfeld einen weiteren Mosaikstein hinzu: Der Erwerber erhielt das verkaufte Kfz ohne Übergabe einer Zulassungsbescheinigung Teil II, behauptet aber, diese Bescheinigung sei dem vom ihm eingeschalteten Vermittler bei Erwerb (als Fälschung) vorgelegt worden. Tatsächlich befand sich das Original durchgängig beim wahren Eigentümer, der nunmehr Herausgabe des Fahrzeugs verlangt. Der BGH schützt in dieser Gestaltung im Ergebnis den Erwerber. Die Entscheidung ist in mehrfacher Hinsicht bemerkenswert.
Cell spraying has become a feasible application method for cell therapy and tissue engineering approaches. Different devices have been used with varying success. Often, twin-fluid atomizers are used, which require a high gas velocity for optimal aerosolization characteristics. To decrease the amount and velocity of required air, a custom-made atomizer was designed based on the effervescent principle. Different designs were evaluated regarding spray characteristics and their influence on human adipose-derived mesenchymal stromal cells. The arithmetic mean diameters of the droplets were 15.4–33.5 µm with decreasing diameters for increasing gas-to-liquid ratios. The survival rate was >90% of the control for the lowest gas-to-liquid ratio. For higher ratios, cell survival decreased to approximately 50%. Further experiments were performed with the design, which had shown the highest survival rates. After seven days, no significant differences in metabolic activity were observed. The apoptosis rates were not influenced by aerosolization, while high gas-to-liquid ratios caused increased necrosis levels. Tri-lineage differentiation potential into adipocytes, chondrocytes, and osteoblasts was not negatively influenced by aerosolization. Thus, the effervescent aerosolization principle was proven suitable for cell applications requiring reduced amounts of supplied air. This is the first time an effervescent atomizer was used for cell processing.
Nur ein Freitag : Ein Kurzfilm über Verlust und Freundschaft im Schatten
des Zweiten Weltkrieges.
(2022)
Der Film zeigt die wahre Geschichte des 15-jährigen Hans Jokisch, welche auf den Erzählungen seiner jüngeren Schwester, der Zeitzeugin Maria Theis (geb. Jokisch), beruhen.
Der Fokus liegt auf der Sichtweise von Kindern und Jugendlichen, einer Generation, die mit dem und im Zweiten Weltkrieg aufgewachsen ist und die gleichzeitig die letzte Generation ist, die uns das Erlebte noch aus erster Hand berichten kann. Hans gelangt mit seiner Familie nach einer harten Flucht vor der Frontlinie zurück in seine Heimat in Schlesien. Doch ihr geliebtes Heim ist besetzt von Familie Schöppe. Sie haben keine Wahl, die beiden Familien müssen sich das Haus von nun an teilen. Im Laufe der Zeit wird das Jokisch Haus auch für Familie Schöppe ein Zuhause und Hans freundet sich mit dem Jungen Bruno Schöppe an. Als Deutschland 1945 kapituliert und Schlesien nun zu Polen gehört, müssen plötzlich beide Familien endgültig das Haus und all ihren Besitz zurücklassen. Hans und Bruno beschließen, die Zwangsenteignung nicht hinzunehmen, doch ihr naiver Plan wird ihnen fast zum Verhängnis.
The industrial revolution IR4.0 era have driven many states of the art technologies to be introduced especially in the automotive industry. The rapid development of automotive industries in Europe have created wide industry gap between European Union (EU) and developing countries such as in South-East Asia (SEA). Indulging this situation, FH Joanneum, Austria together with European partners from FH Aachen, Germany and Politecnico Di Torino, Italy is taking initiative to close the gap utilizing the Erasmus+ United grant from EU. A consortium was founded to engage with automotive technology transfer using the European ramework to Malaysian, Indonesian and Thailand Higher Education Institutions (HEI) as well as automotive industries. This could be achieved by establishing Engineering Knowledge Transfer Unit (EKTU) in respective SEA institutions guided by the industry partners in their respective countries. This EKTU could offer updated, innovative, and high-quality training courses to increase graduate’s employability in higher education institutions and strengthen relations between HEI and the wider economic and social environment by addressing Universityindustry cooperation which is the regional priority for Asia. It is expected that, the Capacity Building Initiative would improve the quality of higher education and enhancing its relevance for the labor market and society in the SEA partners. The outcome of this project would greatly benefit the partners in strong and complementary partnership targeting the automotive industry and enhanced larger scale international cooperation between the European and SEA partners. It would also prepare the SEA HEI in sustainable partnership with Automotive industry in the region as a mean of income generation in the future.
Sen(se)sation : VR Produktvision mit multisensorischem Einfluss
auf die menschliche Wahrnehmung
(2022)
Das Sen(se)sation VR-Produktkonzept ermöglicht Nutzer*Innen die nahezu vollkommen realistische Darstellung virtuell generierter Welten. Das Konzept ist in genauer Betrachtung des aktuellen Technikstands und der Analyse von Zukunftstrends konzipiert worden und stellt eine Produktvision dar, die in spätestens 5 Jahren problemlos umsetzbar sein wird. Um nicht den Eindruck einer unfundierten Zukunftsvision zu erzeugen, wurde sich bei der Konstruktion der integrierten Features auf aktuell erhältliche Vergleichsprodukte bezogen. Das Sen(se)sation VR System zeigt neue Möglichkeiten die Gestaltungs- und Technikbereich derzeitiger VR Brillen und Controller. Durch die Fokussierung des Produkts auf die Manipulation und Stimulation der fünf Hauptsinne des Menschen wird ein so hoher Grad der Immersion erzeugt, dass die Wahrnehmung von Realität und Virtualität beinah verschwimmen könnte.
Der Personalmangel in der Pflege ist vor allem durch die Pandemie in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Diese Situation wird sich in den nächsten Jahren aufgrund der steigenden Pflegequote in Folge des demografischen Wandels weiter zuspitzen. Das Dokumentieren der durchgeführten Tätigkeiten nimmt dabei viel Zeit in Anspruch, die nicht den Bewohner:innen zugutekommt. Das Dokumentationssystem „Applause“ soll Pflege- und Betreuungskräfte in ihrer Arbeit unterstützen und durch die einfache Nutzerführung den Schulungsaufwand reduzieren. Durch die Integration von modernen medizinischen Sensoren kann innerhalb des Systems der aktuelle Gesundheitsstatus der Bewohner:innen eingesehen werden. Zusätzlich wird die interne sowie externe Kommunikation innerhalb des Dokumentationssystems abgebildet. Bei Letzterer wird mittels einer datenschutzkonformen Software die auf Fax basierende Kommunikation abgelöst.
Das wahre Gewicht des Smartphones : eine informative Erfahrung zu den ökologischen Auswirkungen
(2022)
Das Smartphone gehört zu den innovativsten Geräten unserer Zeit und befindet sich in einem ständigen Wandel, der nach immer mehr Leistung, größeren Displays und besseren Kameras strebt. Mit neuen Modellen, die jährlich auf den Markt kommen und den Milliarden Smartphones, die verkauft werden, entsteht aber nicht nur ein großer Markt voller Angebote, sondern gleichzeitig große Probleme für unsere Umwelt und letztlich auch für uns. Die Smartphone-Industrie schadet massiv unserem Ökosystem.
Das Ziel der Arbeit ist die Aufklärung über die Auswirkungen der Smartphone-Industrie. Dafür wurden Visualisierung zu Daten und Prozessen gestaltet, die viele Aspekte des Lebenszyklus des Smartphones mit einbeziehen. Die Betrachter:innen sollen so informativ aufgeklärt werden, ihren eigenen Konsum zu dem Thema überdenken und ein Bewusstsein für ihren Elektronikverbrauch entwickeln.
Altered gastrocnemius contractile behavior in former achilles tendon rupture patients during walking
(2022)
Achilles tendon rupture (ATR) remains associated with functional limitations years after injury. Architectural remodeling of the gastrocnemius medialis (GM) muscle is typically observed in the affected leg and may compensate force deficits caused by a longer tendon. Yet patients seem to retain functional limitations during—low-force—walking gait. To explore the potential limits imposed by the remodeled GM muscle-tendon unit (MTU) on walking gait, we examined the contractile behavior of muscle fascicles during the stance phase. In a cross-sectional design, we studied nine former patients (males; age: 45 ± 9 years; height: 180 ± 7 cm; weight: 83 ± 6 kg) with a history of complete unilateral ATR, approximately 4 years post-surgery. Using ultrasonography, GM tendon morphology, muscle architecture at rest, and fascicular behavior were assessed during walking at 1.5 m⋅s–1 on a treadmill. Walking patterns were recorded with a motion capture system. The unaffected leg served as control. Lower limbs kinematics were largely similar between legs during walking. Typical features of ATR-related MTU remodeling were observed during the stance sub-phases corresponding to series elastic element (SEE) lengthening (energy storage) and SEE shortening (energy release), with shorter GM fascicles (36 and 36%, respectively) and greater pennation angles (8° and 12°, respectively). However, relative to the optimal fascicle length for force production, fascicles operated at comparable length in both legs. Similarly, when expressed relative to optimal fascicle length, fascicle contraction velocity was not different between sides, except at the time-point of peak series elastic element (SEE) length, where it was 39 ± 49% lower in the affected leg. Concomitantly, fascicles rotation during contraction was greater in the affected leg during the whole stance-phase, and architectural gear ratios (AGR) was larger during SEE lengthening. Under the present testing conditions, former ATR patients had recovered a relatively symmetrical walking gait pattern. Differences in seen AGR seem to accommodate the profound changes in MTU architecture, limiting the required fascicle shortening velocity. Overall, the contractile behavior of the GM fascicles does not restrict length- or velocity-dependent force potentials during this locomotor task.
Promoting diversity and combatting discrimination in research organizations: a practitioner’s guide
(2022)
The essay is addressed to practitioners in research management and from
academic leadership. It describes which measures can contribute to creating an inclusive climate for research teams and preventing and effectively dealing with discrimination. The practical recommendations consider the policy and organizational levels, as well as the individual perspective of research managers. Following a series of basic recommendations, six lessons learned are formulated, derived from the contributions to the edited collection on “Diversity and Discrimination in Research Organizations.”
Diversity management is seen as a decisive factor for ensuring the development of socially responsible innovations (Beacham and Shambaugh, 2011; Sonntag, 2014; López, 2015; Uebernickel et al., 2015). However, many diversity management approaches fail due to a one-sided consideration of diversity (Thomas and Ely, 2019) and a lacking linkage between the prevailing organizational culture and the perception of diversity in the respective organization. Reflecting the importance of diverse perspectives, research institutions have a special responsibility to actively deal with diversity, as they are publicly funded institutions that drive socially relevant development and educate future generations of developers, leaders and decision-makers. Nevertheless, only a few studies have so far dealt with the influence of the special framework conditions of the science system on diversity management. Focusing on the interdependency of the organizational culture and diversity management especially in a university research environment, this chapter aims in a first step to provide a theoretical perspective on the framework conditions of a complex research organization in Germany in order to understand the system-specific factors influencing diversity management. In a second step, an exploratory cluster analysis is presented, investigating the perception of diversity and possible influencing factors moderating this perception in a scientific organization. Combining both steps, the results show specific mechanisms and structures of the university research environment that have an impact on diversity management and rigidify structural barriers preventing an increase of diversity. The quantitative study also points out that the management level takes on a special role model function in the scientific system and thus has an influence on the perception of diversity. Consequently, when developing diversity management approaches in research organizations, it is necessary to consider the top-down direction of action, the special nature of organizational structures in the university research environment as well as the special role of the professorial level as role model for the scientific staff.
In der Arbeit »An den Rand gedrängt–Die Marginalisierung unserer Städte« wird anhand des Flächenverbrauchs des ruhenden Verkehrs erörtert, inwieweit der private Pkw die Entwicklung unserer Städte bestimmt. Die Zusammenstellung verschiedener Texte, Raumbeobachtungen und fotografischer Zeitdokumente soll die Problematik und Aktualität des Themas verstärken. Schritt für Schritt sollen die Leser:innen einen neuen Blick auf die eigene Stadt gewinnen und für das Problem der akuten Flächenknappheit sensibilisiert werden. Das Werk versteht sich als Aufruf, unseren Straßenraum zu entkarbonisieren, ihn neu zu entdecken und die möglichen Chancen im Wandel zu erkennen. Dabei geht es zunächst nicht um die Aufzählung von Klimaschäden, die Abschaffung von Parkplätzen oder gar des Autos, sondern um die Auswirkungen, die Parkplätze auf unser Leben haben und vor allem um ihr Potenzial für die Zukunft.
When confining pressure is low or absent, extensional fractures are typical, with fractures occurring on unloaded planes in rock. These “paradox” fractures can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. But this criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. A new extension strain criterion overcomes this limitation by adding a weighted principal shear component. The weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr–Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting failure modes, which are unexpected in the understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak P. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion.
Leider zieht es nicht nur uns in die Städte. Weil das Wachstum urbaner Gebiete immer tiefer in ihre natürlichen Lebensräume einschneidet, sind viele Tiere und Pflanzen gezwungen, sich den Raum mit dem Menschen zu teilen. Und die, die dort den rauen Bedingungen nicht standhalten können, laufen Gefahr, auszusterben. Das Verhalten der Gesellschaft trägt somit zunehmend mehr Verantwortung für den Erhalt der Artenvielfalt, und die Entwicklung von Stadtlandschaften ist längst zu einer ökologischen Herausforderung geworden. Je größer die Stadt, desto mehr Menschen. Je mehr Menschen, desto schneller auch die evolutionären Prozesse, die die Zukunft formen. Diese Masterarbeit möchte das Bewusstsein über die Konsequenzen und Chancen unserer Entscheidungen schulen. Der edukative Nährwert der Erlebnis-App "Natura Urbis" wird über über zahlreiche informative Beiträge und interaktive Stationen geschaffen. Letztere zeigen spielerisch die faszinierende Schönheit und Harmonie der Natur auf und sind so konzipiert, dass sie auch im Ausstellungskontext Verwendung finden könnten. Denn um Leben zu retten, müssen Städte endlich grüner gestaltet werden.
Wo einst fast lückenlos Laubwälder wuchsen, steht heute nur noch ein Drittel der ursprünglichen Waldfläche. Echte Urwälder gibt es hier schon lange nicht mehr: Die Rede ist vom deutschen Wald.
Unsere Welt ist im Wandel. Auch in unseren heimischen Wäldern lassen sich die Einflüsse von Mensch und Klimawandel auf die Biodiversität beobachten.
Die illustrierte Publikation „Adapt or die“ lädt mit mehr als 80 großformatigen Artenportraits, Habitat-Kartierungen und gestalteten Themenklappenseiten zur Auseinandersetzung mit dem Wandel unserer heimischen Wälder ein. Dabei sensibilisiert sie für einen bewussteren Umgang mit Umwelt und Natur. Erweiterungen durch Augmented Reality bieten vereinzelt neben dem Printprodukt aktualisierbare Prognosen, digital und ressourcenschonend.
Das komplexe Ökosystem des Waldes reagiert empfindlich auf Veränderungen: Wer sich nicht anpassen kann, wird verschwinden.
We study the possibility to fabricate an arbitrary phase mask in a one-step laser-writing process inside the volume of an optical glass substrate. We derive the phase mask from a Gerchberg–Saxton-type algorithm as an array and create each individual phase shift using a refractive index modification of variable axial length. We realize the variable axial length by superimposing refractive index modifications induced by an ultra-short pulsed laser at different focusing depth. Each single modification is created by applying 1000 pulses with 15 μJ pulse energy at 100 kHz to a fixed spot of 25 μm diameter and the focus is then shifted axially in steps of 10 μm. With several proof-of-principle examples, we show the feasibility of our method. In particular, we identify the induced refractive index change to about a value of Δn=1.5⋅10−3. We also determine our current limitations by calculating the overlap in the form of a scalar product and we discuss possible future improvements.
In order to realistically predict and optimize the actual performance of a concentrating solar power (CSP) plant sophisticated simulation models and methods are required. This paper presents a detailed dynamic simulation model for a Molten Salt Solar Tower (MST) system, which is capable of simulating transient operation including detailed startup and shutdown procedures including drainage and refill. For appropriate representation of the transient behavior of the receiver as well as replication of local bulk and surface temperatures a discretized receiver model based on a novel homogeneous two-phase (2P) flow modelling approach is implemented in Modelica Dymola®. This allows for reasonable representation of the very different hydraulic and thermal properties of molten salt versus air as well as the transition between both. This dynamic 2P receiver model is embedded in a comprehensive one-dimensional model of a commercial scale MST system and coupled with a transient receiver flux density distribution from raytracing based heliostat field simulation. This enables for detailed process prediction with reasonable computational effort, while providing data such as local salt film and wall temperatures, realistic control behavior as well as net performance of the overall system. Besides a model description, this paper presents some results of a validation as well as the simulation of a complete startup procedure. Finally, a study on numerical simulation performance and grid dependencies is presented and discussed.
Concerning current efforts to improve operational efficiency and to lower overall costs of concentrating solar power (CSP) plants with prediction-based algorithms, this study investigates the quality and uncertainty of nowcasting data regarding the implications for process predictions. DNI (direct normal irradiation) maps from an all-sky imager-based nowcasting system are applied to a dynamic prediction model coupled with ray tracing. The results underline the need for high-resolution DNI maps in order to predict net yield and receiver outlet temperature realistically. Furthermore, based on a statistical uncertainty analysis, a correlation is developed, which allows for predicting the uncertainty of the net power prediction based on the corresponding DNI forecast uncertainty. However, the study reveals significant prediction errors and the demand for further improvement in the accuracy at which local shadings are forecasted.
Benchmarking of various LiDAR sensors for use in self-driving vehicles in real-world environments
(2022)
Abstract
In this paper, we report on our benchmark results of the LiDAR sensors Livox Horizon, Robosense M1, Blickfeld Cube, Blickfeld Cube Range, Velodyne Velarray H800, and Innoviz Pro. The idea was to test the sensors in different typical scenarios that were defined with real-world use cases in mind, in order to find a sensor that meet the requirements of self-driving vehicles. For this, we defined static and dynamic benchmark scenarios. In the static scenarios, both LiDAR and the detection target do not move during the measurement. In dynamic scenarios, the LiDAR sensor was mounted on the vehicle which was driving toward the detection target. We tested all mentioned LiDAR sensors in both scenarios, show the results regarding the detection accuracy of the targets, and discuss their usefulness for deployment in self-driving cars.
A promising approach to reduce the system costs of molten salt solar receivers is to enable the irradiation of the absorber tubes on both sides. The star design is an innovative receiver design, pursuing this approach. The unconventional design leads to new challenges in controlling the system. This paper presents a control concept for a molten salt receiver system in star design. The control parameters are optimized in a defined test cycle by minimizing a cost function. The control concept is tested in realistic cloud passage scenarios based on real weather data. During these tests, the control system showed no sign of unstable behavior, but to perform sufficiently in every scenario further research and development like integrating Model Predictive Controls (MPCs) need to be done. The presented concept is a starting point to do so.
Cybersecurity of Industrial Control Systems (ICS) is an important issue, as ICS incidents may have a direct impact on safety of people or the environment. At the same time the awareness and knowledge about cybersecurity, particularly in the context of ICS, is alarmingly low. Industrial honeypots offer a cheap and easy to implement way to raise cybersecurity awareness and to educate ICS staff about typical attack patterns. When integrated in a productive network, industrial honeypots may not only reveal attackers early but may also distract them from the actual important systems of the network. Implementing multiple honeypots as a honeynet, the systems can be used to emulate or simulate a whole Industrial Control System. This paper describes a network of honeypots emulating HTTP, SNMP, S7communication and the Modbus protocol using Conpot, IMUNES and SNAP7. The nodes mimic SIMATIC S7 programmable logic controllers (PLCs) which are widely used across the globe. The deployed honeypots' features will be compared with the features of real SIMATIC S7 PLCs. Furthermore, the honeynet has been made publicly available for ten days and occurring cyberattacks have been analyzed
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.
Aktuelle Ehrenämter und Möglichkeiten des Austauschs sind in alten Strukturen festgefahren und erfahren wenig Aufmerksamkeit. Die Potenziale von älteren Generationen werden zu selten geschätzt und ausgeschöpft. Dazu werden Sie in vielen neuen Dingen und Anwendungen nicht als Nutzer:innengruppe beachtet und somit Schritt für Schritt ausgegrenzt. Der Ansatz dieser Arbeit war es, eine gesellschaftlich fördernde digitale Oberfläche für den Generationenaustausch zwischen jung und alt zu schaffen - unabhängig von Vereinsstrukturen oder Organisationen. Vereinen wir das Bewusstsein der Alten mit der Neugier und Innovationskraft der Jungen, um eine Zukunft zu schaffen, in der es sich lohnt, jung zu sein, als auch alt zu werden.
Frequency mixing magnetic detection (FMMD) has been widely utilized as a measurement technique in magnetic immunoassays. It can also be used for the characterization and distinction (also known as “colourization”) of different types of magnetic nanoparticles (MNPs) based on their core sizes. In a previous work, it was shown that the large particles contribute most of the FMMD signal. This leads to ambiguities in core size determination from fitting since the contribution of the small-sized particles is almost undetectable among the strong responses from the large ones. In this work, we report on how this ambiguity can be overcome by modelling the signal intensity using the Langevin model in thermodynamic equilibrium including a lognormal core size distribution fL(dc,d0,σ) fitted to experimentally measured FMMD data of immobilized MNPs. For each given median diameter d0, an ambiguous amount of best-fitting pairs of parameters distribution width σ and number of particles Np with R2 > 0.99 are extracted. By determining the samples’ total iron mass, mFe, with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), we are then able to identify the one specific best-fitting pair (σ, Np) one uniquely. With this additional externally measured parameter, we resolved the ambiguity in core size distribution and determined the parameters (d0, σ, Np) directly from FMMD measurements, allowing precise MNPs sample characterization.
Frequency mixing magnetic detection (FMMD) has been explored for its applications in fields of magnetic biosensing, multiplex detection of magnetic nanoparticles (MNP) and the determination of core size distribution of MNP samples. Such applications rely on the application of a static offset magnetic field, which is generated traditionally with an electromagnet. Such a setup requires a current source, as well as passive or active cooling strategies, which directly sets a limitation based on the portability aspect that is desired for point of care (POC) monitoring applications. In this work, a measurement head is introduced that involves the utilization of two ring-shaped permanent magnets to generate a static offset magnetic field. A steel cylinder in the ring bores homogenizes the field. By variation of the distance between the ring magnets and of the thickness of the steel cylinder, the magnitude of the magnetic field at the sample position can be adjusted. Furthermore, the measurement setup is compared to the electromagnet offset module based on measured signals and temperature behavior.
Nanoparticles are recognized as highly attractive tunable materials for designing field-effect biosensors with enhanced performance. In this work, we present a theoretical model for electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) decorated with ligand-stabilized charged gold nanoparticles. The charged AuNPs are taken into account as additional, nanometer-sized local gates. The capacitance-voltage (C–V) curves and constant-capacitance (ConCap) signals of the AuNP-decorated EISCAPs have been simulated. The impact of the AuNP coverage on the shift of the C–V curves and the ConCap signals was also studied experimentally on Al–p-Si–SiO₂ EISCAPs decorated with positively charged aminooctanethiol-capped AuNPs. In addition, the surface of the EISCAPs, modified with AuNPs, was characterized by scanning electron microscopy for different immobilization times of the nanoparticles.
Health Literacy : Konzeption und Entwurf eines digitalen Informationsangebots zum Thema Gesundheit
(2022)
Nicht zuletzt die Corona-Pandemie hat gezeigt: Gesundheit geht alle Menschen etwas an. Vom Begriff „Health Literacy“ haben viele aber noch nie gehört. Damit gemeint ist die menschliche Gesundheitskompetenz, also die Fähigkeit, mit gesundheitsrelevanten Informationen richtig umzugehen und daraus selbstbestimmte Entscheidungen in Gesundheitsfragen ableiten zu können.
In dieser Arbeit wurden dazu wichtige Aspekte aus der Studie HLS-GER 1 interaktiv und erlebbar aufbereitet. Durch das ausgewählte Informationsdesign wird die Thematik zugänglich gemacht und aufgezeigt, welche gravierenden Auswirkungen schlecht ausgebildete Health Literacy auf die Selbstbestimmtheit und Chancengleichheit der Menschen hat. "Health Literacy" legt den Finger in die Wunde und zeigt, dass vor allem im Bildungskontext noch sehr viel Handlungsbedarf ist.
Image reconstruction analysis for positron emission tomography with heterostructured scintillators
(2022)
The concept of structure engineering has been proposed for exploring the next generation of radiation detectors with improved performance. A TOF-PET geometry with heterostructured scintillators with a pixel size of 3.0×3.1×15 mm3 was simulated using Monte Carlo. The heterostructures consisted of alternating layers of BGO as a dense material with high stopping power and plastic (EJ232) as a fast light emitter. The detector time resolution was calculated as a function of the deposited and shared energy in both materials on an event-by-event basis. While sensitivity was reduced to 32% for 100 μm thick plastic layers and 52% for 50 μm, the CTR distribution improved to 204±49 ps and 220±41 ps respectively, compared to 276 ps that we considered for bulk BGO. The complex distribution of timing resolutions was accounted for in the reconstruction. We divided the events into three groups based on their CTR and modeled them with different Gaussian TOF kernels. On a NEMA IQ phantom, the heterostructures had better contrast recovery in early iterations. On the other hand, BGO achieved a better contrast to noise ratio (CNR) after the 15th iteration due to the higher sensitivity. The developed simulation and reconstruction methods constitute new tools for evaluating different detector designs with complex time responses.
This study reviews the practice of brake tests in freight railways, which is time consuming and not suitable to detect certain failure types. Public incident reports are analysed to derive a reasonable brake test hardware and communication architecture, which aims to provide automatic brake tests at lower cost than current solutions. The proposed solutions relies exclusively on brake pipe and brake cylinder pressure sensors, a brake release position switch as well as radio communication via standard protocols. The approach is embedded in the Wagon 4.0 concept, which is a holistic approach to a smart freight wagon. The reduction of manual processes yields a strong incentive due to high savings in manual
labour and increased productivity.
In proton therapy, the dose from secondary neutrons to the patient can contribute to side effects and the creation of secondary cancer. A simple and fast detection system to distinguish between dose from protons and neutrons both in pretreatment verification as well as potentially in vivo monitoring is needed to minimize dose from secondary neutrons. Two 3 mm long, 1 mm diameter organic scintillators were tested for candidacy to be used in a proton–neutron discrimination detector. The SCSF-3HF (1500) scintillating fibre (Kuraray Co. Chiyoda-ku, Tokyo, Japan) and EJ-260 plastic scintillator (Eljen Technology, Sweetwater, TX, USA) were irradiated at the TRIUMF Neutron Facility and the Proton Therapy Research Centre. In the proton beam, we compared the raw Bragg peak and spread-out Bragg peak response to the industry standard Markus chamber detector. Both scintillator sensors exhibited quenching at high LET in the Bragg peak, presenting a peak-to-entrance ratio of 2.59 for the EJ-260 and 2.63 for the SCSF-3HF fibre, compared to 3.70 for the Markus chamber. The SCSF-3HF sensor demonstrated 1.3 times the sensitivity to protons and 3 times the sensitivity to neutrons as compared to the EJ-260 sensor. Combined with our equations relating neutron and proton contributions to dose during proton irradiations, and the application of Birks’ quenching correction, these fibres provide valid candidates for inexpensive and replicable proton-neutron discrimination detectors
GHEtool is a Python package that contains all the functionalities needed to deal with borefield design. It is developed for both researchers and practitioners. The core of this package is the automated sizing of borefield under different conditions. The sizing of a borefield is typically slow due to the high complexity of the mathematical background. Because this tool has a lot of precalculated data, GHEtool can size a borefield in the order of tenths of milliseconds. This sizing typically takes the order of minutes. Therefore, this tool is suited for being implemented in typical workflows where iterations are required.
GHEtool also comes with a graphical user interface (GUI). This GUI is prebuilt as an exe-file because this provides access to all the functionalities without coding. A setup to install the GUI at the user-defined place is also implemented and available at: https://www.mech.kuleuven.be/en/tme/research/thermal_systems/tools/ghetool.
Anhand der Geschichte des Protagonisten Max, wird auf die Gefahr des Internets und der Sozialen Medien hinsichtlich Kinder aufmerksam gemacht. Kinder sind im Internet einigen Gefahren ausgesetzt und ihre Eltern sind sich dessen oftmals kaum bewusst oder haben Probleme, das Tun der Kinder im Auge zu behalten.
Die Geschichte wird durch die Lyrik eines Liedes erzählt. Im dazugehörigen Musikvideo bekommen die Zuschauer:innen einen Einblick in Max Leben und sein Leid. Des Weiteren ist zu sehen, wie Max den Täter verurteilt, seine Fantasie gestohlen zu haben. Unklar bleibt, ob sein Auftreten währenddessen in der Wirklichkeit oder aus seiner verbliebenen Fantasie heraus passiert. Sein schweres Schicksal, ausgedrückt mit aller Härte, soll den Zuschauenden schockierend auf die Problematik aufmerksam machen. Das Projekt soll helfen, diese fehlende Aufmerksamkeit einzudämmen.