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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.
Messenger apps like WhatsApp or Telegram are an integral part of daily communication. Besides the various positive effects, those services extend the operating range of criminals. Open trading groups with many thousand participants emerged on Telegram. Law enforcement agencies monitor suspicious users in such chat rooms. This research shows that text analysis, based on natural language processing, facilitates this through a meaningful domain overview and detailed investigations. We crawled a corpus from such self-proclaimed black markets and annotated five attribute types products, money, payment methods, user names, and locations. Based on each message a user sends, we extract and group these attributes to build profiles. Then, we build features to cluster the profiles. Pretrained word vectors yield better unsupervised clustering results than current
state-of-the-art transformer models. The result is a semantically meaningful high-level overview of the user landscape of black market chatrooms. Additionally, the extracted structured information serves as a foundation for further data exploration, for example, the most active users or preferred payment methods.
This paper covers the use of the magnetic Wiegand effect to design an innovative incremental encoder. First, a theoretical design is given, followed by an estimation of the achievable accuracy and an optimization in open-loop operation.
Finally, a successful experimental verification is presented. For this purpose, a permanent magnet synchronous machine is controlled in a field-oriented manner, using the angle information of the prototype.
Zielführend moderieren
(2022)
In der Teamarbeit wird Moderation zum Erfolgsfaktor, der jedoch häufig unterschätzt wird. Ausgehend vom persönlichen Kompetenzniveau verknüpft dieses Buch Grundlagen und Methoden zu Wegen, um Ihre persönliche Entwicklung individuell zu begleiten: Neulinge finden hilfreiche Checklisten und Basistechniken für ihre ersten Moderationen, Fortgeschrittene wertvolle Praxistipps und Methoden für den Ausbau ihrer Moderationskompetenz. Profis schließlich genießen eine raffinierte Aussicht auf weniger bekannte Techniken und neue Anwendungen. Weiterführende Exkurse zum Meeting-Management und zur Online-Moderation runden den Anwendungshorizont ab.
Ob in Beruf, Studium oder Ehrenamt – derart ausgestattet gelingen Ihre eigene sowie die Entwicklung Ihres Teams durch zielführende Moderationen.
Wearable EEG has gained popularity in recent years driven by promising uses outside of clinics and research. The ubiquitous application of continuous EEG requires unobtrusive form-factors that are easily acceptable by the end-users. In this progression, wearable EEG systems have been moving from full scalp to forehead and recently to the ear. The aim of this study is to demonstrate that emerging ear-EEG provides similar impedance and signal properties as established forehead EEG. EEG data using eyes-open and closed alpha paradigm were acquired from ten healthy subjects using generic earpieces fitted with three custom-made electrodes and a forehead electrode (at Fpx) after impedance analysis. Inter-subject variability in in-ear electrode impedance ranged from 20 kΩ to 25 kΩ at 10 Hz. Signal quality was comparable with an SNR of 6 for in-ear and 8 for forehead electrodes. Alpha attenuation was significant during the eyes-open condition in all in-ear electrodes, and it followed the structure of power spectral density plots of forehead electrodes, with the Pearson correlation coefficient of 0.92 between in-ear locations ELE (Left Ear Superior) and ERE (Right Ear Superior) and forehead locations, Fp1 and Fp2, respectively. The results indicate that in-ear EEG is an unobtrusive alternative in terms of impedance, signal properties and information content to established forehead EEG.
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.
Digital twins enable the modeling and simulation of real-world entities (objects, processes or systems), resulting in improvements in the associated value chains. The emerging field of quantum computing holds tremendous promise forevolving this virtualization towards Quantum (Digital) Twins (QDT) and ultimately Quantum Twins (QT). The quantum (digital) twin concept is not a contradiction in terms - but instead describes a hybrid approach that can be implemented using the technologies available today by combining classicalcomputing and digital twin concepts with quantum processing. This paperpresents the status quo of research and practice on quantum (digital) twins. It alsodiscuses their potential to create competitive advantage through real-timesimulation of highly complex, interconnected entities that helps companies better
address changes in their environment and differentiate their products andservices.
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.
Der Themenkomplex urbane Mobilität ist getrieben durch den Verkehrsinfarkt in Ballungszentren, durch Luftverschmutzung und Lärm, sowie den Trend zum Leben in der Stadt in den städteplanerischen Fokus gerückt. Emissionsneutrale Antriebskonzepte in der Luftfahrt führen zu Ansätzen Fluggeräte einzusetzen, die batteriegetrieben vertikal aufsteigen und landen können. Flugphysikalisch und energetisch ist diese Technik nur dann sinnvoll, wenn es zwingende Gründe gibt (z.B. Rettungseinsätze), daher wird der flugphysikalische Hintergrund prinzipiell erläutert. Es werden einige aktuelle Lufttransportkonzepte für eine urbane Personenbeförderung vorgestellt. Sollte es verstärkt zu Lufttransport über Städten kommen, müssen betroffene Lufträume geordnet und überwacht werden. Wie kompatibel Lufttransportsysteme mit den heute bereits relevanten urbanen Beförderungsmitteln sein müssen, wird kritisch diskutiert. Abschließend werden die Aspekte Akzeptanz durch die Kunden und Wirtschaftlichkeit ebenso angerissen, wie die hochproblematische Rohstoffgewinnung, die Entsorgung und das Recycling von Batterien.
Inhaltsverzeichnis:
06| "WIR" werden nachhaltig
10| Der Kraft-Stoff aus dem Bioreaktor
14| Energieverbrauch des Campus Jülich optimieren
16| „Eine große Hilfestellung für Flutopfer“
20| Von der ersten Skizze zu den Blumen in der Vase
22|Wie schläft es sich im All, Herr Maurer?
24| Expedition Arktis
28| Eine Frage, zwei Antworten
30| Der schönste Arbeitsplatz der Welt
32| Im Einklang
36| Ein Vorgeschmack auf die echte Arbeitswelt
38| Den Rätseln des Universums auf der Spur
40| Auf Umwegen in die Spitzenforschung
42| Klappe FH Aachen, die erste … Kamera läuft!
44| Auszeit
46| „Fotografie öffnet Türen zu Parallelwelten“
50| Es gibt viel zu tun
52| Durch-Blick
54| Weichen stellen für einen ganz besonderen Job
58| Souta, Iver und der Wind
60| Die FH Aachen ist systemakkreditiert
61| Der Vulkan
62| Kopfnuss, Impressum
Bei Schienenfahrzeugen, die mit dem Zugsicherungssystem ETCS betrieben sind, wird die Odometrie durch eine diskrete Ortung mittels physischen Balisen zurückgesetzt.
Diese Arbeit befasst sich mit der Innovation von virtuellen Balisen. Virtuelle Balisen, können eingesetzt werden, um physische, im Gleisbett montierte Balisen zu ersetzen. Durch den Einsatz von virtuellen Balisen soll der Infrastrukturausbau von ETCS vorangetrieben werden, indem sie als virtuelle Komponente auf Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung beantwortet, ob eine bordautonome Zugortung mittels virtuellen Balisen in einem ausgewählten Szenario mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist? Das Szenario besteht aus einem Schienenfahrzeug, welches mit dem Zugsicherungssystem ETCS Level 2 auf einer eingleisigen Nebenstrecke betreiben wird. Hierzu werden zunächst die Grundlagen von ETCS und der satellitenbasierten Ortung erläutert. Des Weiteren werden die Grundlagen des CSM Prozesses und der expliziten Risikoabschätzung eingeführt.
Aufbauend auf diesen Grundlagen wird der CSM Prozess angewandt und dabei eine Systemdefinition mit den Schnittstellen des Systems zur Umwelt erstellt. Mit der Hazop-Methode werden die Gefährdungen der Schnittstellen erfasst und beurteilt. Die sicherheitsrelevanten Gefährdungen werden in einer FMEA bewertet. In der folgenden Diskussion werden sicherheitsrelevante Gefährdungen nochmals betrachtet.
Das Ergebnis der Arbeit ist, dass im ausgewählten Szenario, unter der Verwendung der CSM-Prozesse und der industriell anerkannten Methoden Hazop und FMEA, die Integration der Board-autonomen-Ortung mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist.
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.
Die neu erschienenen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ liefern erstmals als Empfehlungspapier der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen einen umfassenden Überblick zu den verschiedenen Aspekten der Modellierung und geben dem Fachplaner konkrete Hilfestellung für die Konzeption von Nachfragemodellen. Das Empfehlungspapier zielt unter anderem darauf ab, die Erwartungen und das Anspruchsniveau in Hinblick auf Sachgerechtigkeit der Modelle, die erzielbare Modellqualität und den Detaillierungsgrad der Modellaussagen zu harmonisieren.
In der Praxis bestehen vielfältige Einsatzbereiche für Verkehrsnachfragemodelle. Mit ihnen können Kenngrößen des Verkehrsangebots und der Verkehrsnachfrage für den heutigen Zustand wie auch für zukünftige Zustände bereitgestellt werden, um so die Grundlagen für verkehrsplanerische Entscheidungen zu liefern. Die neuen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ (EVNM-PV) (FGSV 2022) veranschaulichen anhand von typischen Planungsaufgaben, welche differenzierten Anforderungen daraus für die Modellkonzeption und -erstellung resultieren. Vor dem Hintergrund der konkreten Aufgabenstellung sowie deren spezifischer planerischer Anforderungen bildet die abzuleitende Modellspezifikation die verabredete Grundlage zwischen Auftraggeber und Modellersteller für die konkrete inhaltliche, fachliche Ausgestaltung des Verkehrsmodells.
Stützen und Träger aus Stahlprofilen können in Fundamente oder Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken in der Regel wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden wird eine verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlprofile aus gewalzten I-Profilen, geschweißten I-Profilen, runden Hohlprofilen, eckigen Hohlprofilen und einzelligen Kastenquerschnitten vorgestellt. Für Beanspruchungen infolge einachsiger Biegung um die starke und schwache Profilachse werden der profilabhängige Ansatz der Betondruckspannungen im Einspannbereich und die Ermittlung der Einspanntiefe behandelt. Unter Berücksichtigung der Normalkraft werden an den maßgebenden Stellen Tragfähigkeitsnachweise für die Stahlprofile geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Bemessungshilfen zur Verfügung gestellt, die die Wahl der mitwirkenden Breiten und der Einspanntiefen erleichtert.
Die Theorie und Konstruktion der wichtigsten Bereiche der Stahlbautechnik werden von den Grundlagen her entwickelt und durch viele Beispiele praxisbezogen erläutert. Das Buch ist aus Vorlesungen im Grund- und Vertiefungsstudium des Bauingenieurwesens entstanden. Der Inhalt wird zum Teil systematisch, zum Teil exemplarisch dargestellt.
Für Konstrukteure und Statiker in den technischen Büros, der Beratenden Ingenieure und der Prüfämter enthält das Buch aufbereitete Berechnungsverfahren und Konstruktionsvorschläge in großer Zahl.
Dieser Beitrag stellt einen Bewertungsrahmen für Smart Services vor, der auf dem Konzept vollständiger Finanzpläne (VOFI) basiert. Zunächst wird eine IoT-Architektur für Smart Services eingeführt, die die Grundlage für deren Betrachtung aus Sicht der Unternehmensplanung liefert. Hierauf aufbauend wird ein Bewertungsrahmen für die finanzplanorientierte Wirtschaftlichkeitsbewertung von Smart Services geschaffen, mit dem die relevanten Zahlungsfolgen differenziert erfasst werden. Mithilfe des entwickelten VOFI-Systems wird anschließend aufgezeigt, wie mithilfe einer Risikoanalyse die Unsicherheit von Modellparametern berücksichtigt werden kann.
On the basis of bivariate data, assumed to be observations of independent copies of a random vector (S,N), we consider testing the hypothesis that the distribution of (S,N) belongs to the parametric class of distributions that arise with the compound Poisson exponential model. Typically, this model is used in stochastic hydrology, with N as the number of raindays, and S as total rainfall amount during a certain time period, or in actuarial science, with N as the number of losses, and S as total loss expenditure during a certain time period. The compound Poisson exponential model is characterized in the way that a specific transform associated with the distribution of (S,N) satisfies a certain differential equation. Mimicking the function part of this equation by substituting the empirical counterparts of the transform we obtain an expression the weighted integral of the square of which is used as test statistic. We deal with two variants of the latter, one of which being invariant under scale transformations of the S-part by fixed positive constants. Critical values are obtained by using a parametric bootstrap procedure. The asymptotic behavior of the tests is discussed. A simulation study demonstrates the performance of the tests in the finite sample case. The procedure is applied to rainfall data and to an actuarial dataset. A multivariate extension is also discussed.
The fourth industrial revolution presents a multitude of challenges for industries, one of which being the increased flexibility required of manufacturing lines as a result of increased consumer demand for individualised products. One solution to tackle this challenge is the digital twin, more specifically the standardised model of a digital twin also known as the asset administration shell. The standardisation of an industry wide communications tool is a critical step in enabling inter-company operations. This paper discusses the current state of asset administration shells, the frameworks used to host them and their problems that need to be addressed. To tackle these issues, we propose an event-based server capable of drastically reducing response times between assets and asset administration shells and a multi-agent system used for the orchestration and deployment of the shells in the field.
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.
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.
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.
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.
Daten und Informationen sind die wichtigsten Ressourcen vieler Unternehmen und müssen daher entsprechend geschützt werden. Getrieben durch die erhöhte Vernetzung von Informationstechnologie, die höhere Offenheit infolge datengetriebener Dienstleistungen und eine starke Zunahme an Datenquellen, rücken die Gefahren von Informationsdiebstahl, -manipulation und -verlust in den Fokus von produzierenden Unternehmen. Auf dem Weg zum lern- und wandlungsfähigen Unternehmen kann dies zu einem großen Hindernis werden, da einerseits zu hohe Sicherheitsanforderungen neue Entwicklungen beschränken, andererseits wegen des Mangels an ausreichenden Informationssicherheitskonzepten Unternehmen weniger Innovationen wagen. Deshalb bedarf es individuell angepasster Konzepte für die Bereiche IT-Security, IT-Safety und Datenschutz für vernetzte Produkte, Produktion und Arbeitsplätze. Bei der Entwicklung und Durchsetzung dieser Konzepte steht der Faktor Mensch im Zentrum aller Überlegungen.
In diesem Kapitel wird dargestellt, wie der Faktor Mensch bei der Erstellung von Informationssicherheitskonzepten in verschiedenen Phasen zu beachten ist. Beginnend mit der Integration von Informationssystemen und damit verbundenen Sicherheitsmaßnahmen, über die Administration, bis hin zur Anwendung durch den Endnutzer, werden Methoden beschrieben, die den Menschen, verbunden mit seinem Mehrwert wie auch den Risiken, einschließen. Dabei werden sowohl Grundlagen aufgezeigt als auch Konzepte vorgestellt, mit denen Entscheider in der Unternehmens-IT Leitlinien für die Informationssicherheit festlegen können.
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
Physikalische Chemie kompakt
(2022)
Introduction: In peripheral percutaneous (VA) extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) procedures the femoral arteries perfusion route has inherent disadvantages regarding poor upper body perfusion due to watershed. With the advent of new long flexible cannulas an advancement of the tip up to the ascending aorta has become feasible. To investigate the impact of such long endoluminal cannulas on upper body perfusion, a Computational Fluid Dynamics (CFD) study was performed considering different support levels and three cannula positions.
Methods: An idealized literature-based- and a real patient proximal aortic geometry including an endoluminal cannula were constructed. The blood flow was considered continuous. Oxygen saturation was set to 80% for the blood coming from the heart and to 100% for the blood leaving the cannula. 50% and 90% venoarterial support levels from the total blood flow rate of 6 l/min were investigated for three different positions of the cannula in the aortic arch.
Results: For both geometries, the placement of the cannula in the ascending aorta led to a superior oxygenation of all aortic blood vessels except for the left coronary artery. Cannula placements at the aortic arch and descending aorta could support supra-aortic arteries, but not the coronary arteries. All positions were able to support all branches with saturated blood at 90% flow volume.
Conclusions: In accordance with clinical observations CFD analysis reveals, that retrograde advancement of a long endoluminal cannula can considerably improve the oxygenation of the upper body and lead to oxygen saturation distributions similar to those of a central cannulation.
Introduction
In regard of surgical training, the reproducible simulation of life-like proximal humerus fractures in human cadaveric specimens is desirable. The aim of the present study was to develop a technique that allows simulation of realistic proximal humerus fractures and to analyse the influence of rotator cuff preload on the generated lesions in regards of fracture configuration.
Materials and methods
Ten cadaveric specimens (6 left, 4 right) were fractured using a custom-made drop-test bench, in two groups. Five specimens were fractured without rotator cuff preload, while the other five were fractured with the tendons of the rotator cuff preloaded with 2 kg each. The humeral shaft and the shortened scapula were potted. The humerus was positioned at 90° of abduction and 10° of internal rotation to simulate a fall on the elevated arm. In two specimens of each group, the emergence of the fractures was documented with high-speed video imaging. Pre-fracture radiographs were taken to evaluate the deltoid-tuberosity index as a measure of bone density. Post-fracture X-rays and CT scans were performed to define the exact fracture configurations. Neer’s classification was used to analyse the fractures.
Results
In all ten cadaveric specimens life-like proximal humerus fractures were achieved. Two III-part and three IV-part fractures resulted in each group. The preloading of the rotator cuff muscles had no further influence on the fracture configuration. High-speed videos of the fracture simulation revealed identical fracture mechanisms for both groups. We observed a two-step fracture mechanism, with initial impaction of the head segment against the glenoid followed by fracturing of the head and the tuberosities and then with further impaction of the shaft against the acromion, which lead to separation of the tuberosities.
Conclusion
A high energetic axial impulse can reliably induce realistic proximal humerus fractures in cadaveric specimens. The preload of the rotator cuff muscles had no influence on initial fracture configuration. Therefore, fracture simulation in the proximal humerus is less elaborate. Using the presented technique, pre-fractured specimens are available for real-life surgical education.
Orthodontic treatments are concomitant with mechanical forces and thereby cause teeth movements. The applied forces are transmitted to the tooth root and the periodontal ligaments which is compressed on one side and tensed up on the other side. Indeed, strong forces can lead to tooth root resorption and the crown-to-tooth ratio is reduced with the potential for significant clinical impact. The cementum, which covers the tooth root, is a thin mineralized tissue of the periodontium that connects the periodontal ligament with the tooth and is build up by cementoblasts. The impact of tension and compression on these cells is investigated in several in vivo and in vitro studies demonstrating differences in protein expression and signaling pathways. In summary, osteogenic marker changes indicate that cyclic tensile forces support whereas static tension inhibits cementogenesis. Furthermore, cementogenesis experiences the same protein expression changes in static conditions as static tension, but cyclic compression leads to the exact opposite of cyclic tension. Consistent with marker expression changes, the singaling pathways of Wnt/ß-catenin and RANKL/OPG show that tissue compression leads to cementum degradation and tension forces to cementogenesis. However, the cementum, and in particular its cementoblasts, remain a research area which should be explored in more detail to understand the underlying mechanism of bone resorption and remodeling after orthodontic treatments.
The recent amendment to the Ethernet physical layer known as the IEEE 802.3cg specification, allows to connect devices up to a distance of one kilometer and delivers a maximum of 60 watts of power over a twisted pair of wires. This new standard, also known as 10BASE-TIL, promises to overcome the limits of current physical layers used for field devices and bring them a step closer to Ethernet-based applications. The main advantage of 10BASE- TIL is that it can deliver power and data over the same line over a long distance, where traditional solutions (e.g., CAN, IO-Link, HART) fall short and cannot match its 10 Mbps bandwidth. Due to its recentness, IOBASE- TIL is still not integrated into field devices and it has been less than two years since silicon manufacturers released the first Ethernet-PHY chips. In this paper, we present a design proposal on how field devices could be integrated into a IOBASE-TIL smart switch that allows plug-and-play connectivity for sensors and actuators and is compliant with the Industry 4.0 vision. Instead of presenting a new field-level protocol for this work, we have decided to adopt the IO-Link specification which already includes a plug-and-play approach with features such as diagnosis and device configuration. The main objective of this work is to explore how field devices could be integrated into 10BASE-TIL Ethernet, its adaption with a well-known protocol, and its integration with Industry 4.0 technologies.
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.
Additive Manufacturing (AM) of metallic workpieces faces a continuously rising technological relevance and market size. Producing complex or highly strained unique workpieces is a significant field of application, making AM highly relevant for tool components. Its successful economic application requires systematic workpiece based decisions and optimizations. Considering geometric and technological requirements as well as the necessary post-processing makes deciding effortful and requires in-depth knowledge. As design is usually adjusted to established manufacturing, associated technological and strategic potentials are often neglected. To embed AM in a future proof industrial environment, software-based self-learning tools are necessary. Integrated into production planning, they enable companies to unlock the potentials of AM efficiently. This paper presents an appropriate methodology for the analysis of process-specific AM-eligibility and optimization potential, added up by concrete optimization proposals. For an integrated workpiece characterization, proven methods are enlarged by tooling-specific figures.
The first stage of the approach specifies the model’s initialization. A learning set of tooling components is described using the developed key figure system. Based on this, a set of applicable rules for workpiece-specific result determination is generated through clustering and expert evaluation. Within the following application stage, strategic orientation is quantified and workpieces of interest are described using the developed key figures. Subsequently, the retrieved information is used for automatically generating specific recommendations relying on the generated ruleset of stage one. Finally, actual experiences regarding the recommendations are gathered within stage three. Statistic learning transfers those to the generated ruleset leading to a continuously deepening knowledge base. This process enables a steady improvement in output quality.
Wettbewerbsregeln (§§ 24-27)
(2022)
Eye movement modelling examples (EMME) are instructional videos that display a
teacher’s eye movements as “gaze cursor” (e.g. a moving dot) superimposed on the
learning task. This study investigated if previous findings on the beneficial effects of EMME would extend to online lecture videos and compared the effects of displaying the teacher’s gaze cursor with displaying the more traditional mouse cursor as a tool to guide learners’ attention. Novices (N = 124) studied a pre-recorded video lecture on how to model business processes in a 2 (mouse cursor absent/present) × 2 (gaze cursor absent/present) between-subjects design. Unexpectedly, we did not find significant effects of the presence of gaze or mouse cursors on mental effort and learning. However, participants who watched videos with the gaze cursor found it easier to follow the teacher. Overall, participants responded positively to the gaze cursor, especially when the mouse cursor was not displayed in the video.
In this study, the performance of an integrated body-imaging array for 7 T with 32 radiofrequency (RF) channels under consideration of local specific absorption rate (SAR), tissue temperature, and thermal dose limits was evaluated and the imaging performance was compared with a clinical 3 T body coil.
Thirty-two transmit elements were placed in three rings between the bore liner and RF shield of the gradient coil. Slice-selective RF pulse optimizations for B1 shimming and spokes were performed for differently oriented slices in the body under consideration of realistic constraints for power and local SAR. To improve the B1+ homogeneity, safety assessments based on temperature and thermal dose were performed to possibly allow for higher input power for the pulse optimization than permissible with SAR limits.
The results showed that using two spokes, the 7 T array outperformed the 3 T birdcage in all the considered regions of interest. However, a significantly higher SAR or lower duty cycle at 7 T is necessary in some cases to achieve similar B1+ homogeneity as at 3 T. The homogeneity in up to 50 cm-long coronal slices can particularly benefit from the high RF shim performance provided by the 32 RF channels. The thermal dose approach increases the allowable input power and the corresponding local SAR, in one example up to 100 W/kg, without limiting the exposure time necessary for an MR examination.
In conclusion, the integrated antenna array at 7 T enables a clinical workflow for body imaging and comparable imaging performance to a conventional 3 T clinical body coil.
Digitale Lehrmaterialien werden seit mehreren Jahren in den Hochschulen eingesetzt und eröffnen ganz neue Wege zur Vermittlung des Lehrstoffs. Die Erstellung dieser Lehrmaterialien kann allerdings je nach Art und Qualität sehr zeitintensiv sein und für Lehrende einen großen Mehraufwand bedeuten. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zur Erstellung von Lehrvideos für geotechnische Feld- und Laborversuche haben die Autoren dieses Beitrags allerdings die Erfahrung gemacht, dass das gemeinsame, hochschulübergreifende Erstellen von Lehrmaterialien viele Vorteile mit sich bringt. Dadurch inspiriert, führten die Autoren dieses Berichts eine Umfrage unter den deutschsprachigen Geotechnik-Lehrstühlen der (Technischen) Universitäten und (Fach-)Hochschulen durch. Nach drei Semestern, in denen Lehrveranstaltungen an den Hochschulen aufgrund der Corona-Pandemie überwiegend digital durchgeführt werden mussten, war es ein Ziel dieser Umfrage, den Bestand und den Einsatz digitaler Lehrmaterialien im Fachgebiet Geotechnik zu erheben. Ein weiteres Ziel war die Initiierung eines Netzwerks, in dem sich Geotechnik-Professorinnen und -Professoren zu Lehrthemen austauschen können und gemeinsam (digitale) Lehrmaterialien erstellen und nutzen. Der vorliegende Beitrag stellt das gemeinsame Lehrprojekt der Autoren vor, präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Umfrage und berichtet über die ersten Aktivitäten des neuen Netzwerks.
Exposure to prolonged periods in microgravity is associated with deconditioning of the musculoskeletal system due to chronic changes in mechanical stimulation. Given astronauts will operate on the Lunar surface for extended periods of time, it is critical to quantify both external (e.g., ground reaction forces) and internal (e.g., joint reaction forces) loads of relevant movements performed during Lunar missions. Such knowledge is key to predict musculoskeletal deconditioning and determine appropriate exercise countermeasures associated with extended exposure to hypogravity.
Automated driving is now possible in diverse road and traffic conditions. However, there are still situations that automated vehicles cannot handle safely and efficiently. In this case, a Transition of Control (ToC) is necessary so that the driver takes control of the driving. Executing a ToC requires the driver to get full situation awareness of the driving environment. If the driver fails to get back the control in a limited time, a Minimum Risk Maneuver (MRM) is executed to bring the vehicle into a safe state (e.g., decelerating to full stop). The execution of ToCs requires some time and can cause traffic disruption and safety risks that increase if several vehicles execute ToCs/MRMs at similar times and in the same area. This study proposes to use novel C-ITS traffic management measures where the infrastructure exploits V2X communications to assist Connected and Automated Vehicles (CAVs) in the execution of ToCs. The infrastructure can suggest a spatial distribution of ToCs, and inform vehicles of the locations where they could execute a safe stop in case of MRM. This paper reports the first field operational tests that validate the feasibility and quantify the benefits of the proposed infrastructure-assisted ToC and MRM management. The paper also presents the CAV and roadside infrastructure prototypes implemented and used in the trials. The conducted field trials demonstrate that infrastructure-assisted traffic management solutions can reduce safety risks and traffic disruptions.
Werkstatt Zukunft - Die FH Aachen versteht sich als interdisziplinäre Ideenschmiede
04| Aufbruch ins Ungewisse
08| Mit Altpapierresten aus der Energiekrise
14| Mehr Power für die Energiewende
20| Pfadfinder im Datendschungel
23| Ein historischer Schritt
24| Gemeinsam vorwärts
30| Für eine gerechte Hochschule. Für alle.
32| Der grüne Reiter
34| Vom Flugsimulator bis zum Roboter
36| Unsere Azubis sind top!
38| WIR sind ein Sportteam!
40| Effizient und sicher: Der Bergbau der Zukunft
46| Mit Sonnenlicht zu sauberem Trinkwasser
48| Neue Brandmeldeanlage für den Dom zu Aachen
50| Auszeichnung für außergewöhnliches Engagement
52| Neue Ideen für Schloss Lichtenburg
55| Kopfnuss
56| One-Man-Show
60| Kämpferin für das Schöne
61| Ein charmanter Diplomat
62| Teamplay für die Zukunft
63| Impressum
The development of protype applications with sensors and actuators in the automation industry requires tools that are independent of manufacturer, and are flexible enough to be modified or extended for any specific requirements. Currently, developing prototypes with industrial sensors and actuators is not straightforward. First of all, the exchange of information depends on the industrial protocol that these devices have. Second, a specific configuration and installation is done based on the hardware that is used, such as automation controllers or industrial gateways. This means that the development for a specific industrial protocol, highly depends on the hardware and the software that vendors provide. In this work we propose a rapid-prototyping framework based on Arduino to solve this problem. For this project we have focused to work with the IO-Link protocol. The framework consists of an Arduino shield that acts as the physical layer, and a software that implements the IO-Link Master protocol. The main advantage of such framework is that an application with industrial devices can be rapid-prototyped with ease as its vendor independent, open-source and can be ported easily to other Arduino compatible boards. In comparison, a typical approach requires proprietary hardware, is not easy to port to another system and is closed-source.
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.
Providing healthcare services frequently involves cognitively demanding tasks, including diagnoses and analyses as well as complex decisions about treatments and therapy. From a global perspective, ethically significant inequalities exist between regions where the expert knowledge required for these tasks is scarce or abundant. One possible strategy to diminish such inequalities and increase healthcare opportunities in expert-scarce settings is to provide healthcare solutions involving digital technologies that do not necessarily require the presence of a human expert, e.g., in the form of artificial intelligent decision-support systems (AI-DSS). Such algorithmic decision-making, however, is mostly developed in resource- and expert-abundant settings to support healthcare experts in their work. As a practical consequence, the normative standards and requirements for such algorithmic decision-making in healthcare require the technology to be at least as explainable as the decisions made by the experts themselves. The goal of providing healthcare in settings where resources and expertise are scarce might come with a normative pull to lower the normative standards of using digital technologies in order to provide at least some healthcare in the first place. We scrutinize this tendency to lower standards in particular settings from a normative perspective, distinguish between different types of absolute and relative, local and global standards of explainability, and conclude by defending an ambitious and practicable standard of local relative explainability.
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.
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.
Objective
Hemodialysis patients show an approximately threefold higher prevalence of cognitive impairment compared to the age-matched general population. Impaired microcirculatory function is one of the assumed causes. Dynamic retinal vessel analysis is a quantitative method for measuring neurovascular coupling and microvascular endothelial function. We hypothesize that cognitive impairment is associated with altered microcirculation of retinal vessels.
Methods
152 chronic hemodialysis patients underwent cognitive testing using the Montreal Cognitive Assessment. Retinal microcirculation was assessed by Dynamic Retinal Vessel Analysis, which carries out an examination recording retinal vessels' reaction to a flicker light stimulus under standardized conditions.
Results
In unadjusted as well as in adjusted linear regression analyses a significant association between the visuospatial executive function domain score of the Montreal Cognitive Assessment and the maximum arteriolar dilation as response of retinal arterioles to the flicker light stimulation was obtained.
Conclusion
This is the first study determining retinal microvascular function as surrogate for cerebral microvascular function and cognition in hemodialysis patients. The relationship between impairment in executive function and reduced arteriolar reaction to flicker light stimulation supports the involvement of cerebral small vessel disease as contributing factor for the development of cognitive impairment in this patient population and might be a target for noninvasive disease monitoring and therapeutic intervention.
Retinal vessels are similar to cerebral vessels in their structure and function. Moderately low oscillation frequencies of around 0.1 Hz have been reported as the driving force for paravascular drainage in gray matter in mice and are known as the frequencies of lymphatic vessels in humans. We aimed to elucidate whether retinal vessel oscillations are altered in Alzheimer's disease (AD) at the stage of dementia or mild cognitive impairment (MCI). Seventeen patients with mild-to-moderate dementia due to AD (ADD); 23 patients with MCI due to AD, and 18 cognitively healthy controls (HC) were examined using Dynamic Retinal Vessel Analyzer. Oscillatory temporal changes of retinal vessel diameters were evaluated using mathematical signal analysis. Especially at moderately low frequencies around 0.1 Hz, arterial oscillations in ADD and MCI significantly prevailed over HC oscillations and correlated with disease severity. The pronounced retinal arterial vasomotion at moderately low frequencies in the ADD and MCI groups would be compatible with the view of a compensatory upregulation of paravascular drainage in AD and strengthen the amyloid clearance hypothesis.
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.
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.
This paper compares several blade element theory (BET) method-based propeller simulation tools, including an evaluation against static propeller ground tests and high-fidelity Reynolds-Average Navier Stokes (RANS) simulations. Two proprietary propeller geometries for paraglider applications are analysed in static and flight conditions. The RANS simulations are validated with the static test data and used as a reference for comparing the BET in flight conditions. The comparison includes the analysis of varying 2D aerodynamic airfoil parameters and different induced velocity calculation methods. The evaluation of the BET propeller simulation tools shows the strength of the BET tools compared to RANS simulations. The RANS simulations underpredict static experimental data within 10% relative error, while appropriate BET tools overpredict the RANS results by 15–20% relative error. A variation in 2D aerodynamic data depicts the need for highly accurate 2D data for accurate BET results. The nonlinear BET coupled with XFOIL for the 2D aerodynamic data matches best with RANS in static operation and flight conditions. The novel BET tool PropCODE combines both approaches and offers further correction models for highly accurate static and flight condition results.
Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kickoffs und Meetings – sie alle werden mit dem Ziel durchgeführt, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein gemeinsames Arbeitsziel zu erreichen. Damit die Zielerreichung auch bei komplexeren Arbeitsaufträgen nicht vom Zufall abhängt, empfiehlt es sich, die Leitung des Ablaufs einem Moderator zu übertragen.
In diesem Beitrag einer mehrteiligen Serie wird beschrieben, über welches Mindset der Moderator verfügen sollte, welche grundsätzlichen Methoden hilfreich sind und was bei der Onlinemoderation im Besonderen zu beachten ist.
Useful market simulations are key to the evaluation of diferent market designs existing of multiple market mechanisms or rules. Yet a simulation framework which has a comparison of diferent market mechanisms in mind was not found. The need to create an objective view on different sets of market rules while investigating meaningful agent strategies concludes that such a simulation framework is needed to advance the research on this subject. An overview of diferent existing market simulation models is given which also shows the research gap and the missing capabilities of those systems. Finally, a methodology is outlined how a novel market simulation which can answer the research questions can be developed.
Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI), Aachen University of Applied Sciences, and B&B-AGEMA GmbH have investigated the potential of low NOx micro-mix (MMX) hydrogen combustion and its application to an industrial gas turbine combustor. Engine demonstration tests of a MMX combustor for the M1A-17 gas turbine with a co-generation system were conducted in the hydrogen-fueled power generation plant in Kobe City, Japan.
This paper presents the results of the commissioning test and the combined heat and power (CHP) supply demonstration. In the commissioning test, grid interconnection, loading tests and load cut-off tests were successfully conducted. All measurement results satisfied the Japanese environmental regulation values. Dust and soot as well as SOx were not detected. The NOx emissions were below 84 ppmv at 15 % O2. The noise level at the site boundary was below 60 dB. The vibration at the site boundary was below 45 dB.
During the combined heat and power supply demonstration, heat and power were supplied to neighboring public facilities with the MMX combustion technology and 100 % hydrogen fuel. The electric power output reached 1800 kW at which the NOx emissions were 72 ppmv at 15 % O2, and 60 %RH. Combustion instabilities were not observed. The gas turbine efficiency was improved by about 1 % compared to a non-premixed type combustor with water injection as NOx reduction method. During a total equivalent operation time of 1040 hours, all combustor parts, the M1A-17 gas turbine as such, and the co-generation system were without any issues.
Industrial facilities must be thoroughly designed to withstand seismic actions as they exhibit an increased loss potential due to the possibly wideranging damage consequences and the valuable process engineering equipment. Past earthquakes showed the social and political consequences of seismic damage to industrial facilities and sensitized the population and politicians worldwide for the possible hazard emanating from industrial facilities. However, a holistic approach for the seismic design of industrial facilities can presently neither be found in national nor in international standards. The introduction of EN 1998-4 of the new generation of Eurocode 8 will improve the normative situation with
specific seismic design rules for silos, tanks and pipelines and secondary process components. The article presents essential aspects of the seismic design of industrial facilities based on the new generation of Eurocode 8 using the example of tank structures and secondary process components. The interaction effects of the process components with the primary structure are illustrated by means of the experimental results of a shaking table test of a three story moment resisting steel frame with different process components. Finally, an integrated approach of
digital plant models based on building information modelling (BIM) and structural health monitoring (SHM) is presented, which provides not only a reliable decision-making basis for operation, maintenance and repair but also an excellent tool for rapid assessment of seismic damage.
Sleep spindles are neurophysiological phenomena that appear to be linked to memory formation and other functions of the central nervous system, and that can be observed in electroencephalographic recordings (EEG) during sleep. Manually identified spindle annotations in EEG recordings suffer from substantial intra- and inter-rater variability, even if raters have been highly trained, which reduces the reliability of spindle measures as a research and diagnostic tool. The Massive Online Data Annotation (MODA) project has recently addressed this problem by forming a consensus from multiple such rating experts, thus providing a corpus of spindle annotations of enhanced quality. Based on this dataset, we present a U-Net-type deep neural network model to automatically detect sleep spindles. Our model’s performance exceeds that of the state-of-the-art detector and of most experts in the MODA dataset. We observed improved detection accuracy in subjects of all ages, including older individuals whose spindles are particularly challenging to detect reliably. Our results underline the potential of automated methods to do repetitive cumbersome tasks with super-human performance.
The recent advances in microbiology have shed light on understanding the role of vitamins beyond the nutritional range. Vitamins are critical in contributing to healthy biodiversity and maintaining the proper function of gut microbiota. The sharing of vitamins among bacterial populations promotes stability in community composition and diversity; however, this balance becomes disturbed in various pathologies. Here, we overview and analyze the ability of different vitamins to selectively and specifically induce changes in the intestinal microbial community. Some schemes and regularities become visible, which may provide new insights and avenues for therapeutic management and functional optimization of the gut microbiota.
The work presented in this report provides scientific support to building renovation policies in the EU by promoting a holistic point of view on the topic. Integrated renovation can be seen as a nexus between European policies on disaster resilience, energy efficiency and circularity in the building sector. An overview of policy measures for the seismic and energy upgrading of buildings across EU Member States identified only a few available measures for combined upgrading. Regulatory framework, financial instruments and digital tools similar to those for energy renovation, together with awareness and training may promote integrated renovation. A framework for regional prioritisation of building renovation was put forward, considering seismic risk, energy efficiency, and socioeconomic vulnerability independently and in an integrated way. Results indicate that prioritisation of building renovation is a multidimensional problem. Depending on priorities, different integrated indicators should be used to inform policies and accomplish the highest relative or most spread impact across different sectors. The framework was further extended to assess the impact of renovation scenarios across the EU with a focus on priority regions. Integrated renovation can provide a risk-proofed, sustainable, and inclusive built environment, presenting an economic benefit in the order of magnitude of the highest benefit among the separate interventions. Furthermore, it presents the unique capability of reducing fatalities and energy consumption at the same time and, depending on the scenario, to a greater extent.
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.
A Gamified Information System (GIS) implements game concepts and elements, such as affordances and game design principles to motivate people. Based on the idea to develop a GIS to increase the motivation of software developers to perform software quality tasks, the research work at hand aims at investigating relevant requirements from that target group. Therefore, 14 interviews with software development experts are conducted and analyzed. According to the results, software developers prefer the affordances points, narrative storytelling in a multiplayer and a round-based setting. Furthermore, six design principles for the development of a GIS are derived.
The recently discovered first hyperbolic objects passing through the Solar System, 1I/’Oumuamua and 2I/Borisov, have raised the question about near term missions to Interstellar Objects. In situ spacecraft exploration of these objects will allow the direct determination of both their structure and their chemical and isotopic composition, enabling an entirely new way of studying small bodies from outside our solar system. In this paper, we map various Interstellar Object classes to mission types, demonstrating that missions to a range of Interstellar Object classes are feasible, using existing or near-term technology. We describe flyby, rendezvous and sample return missions to interstellar objects, showing various ways to explore these bodies characterizing their surface, dynamics, structure and composition. Their direct exploration will constrain their formation and history, situating them within the dynamical and chemical evolution of the Galaxy. These mission types also provide the opportunity to explore solar system bodies and perform measurements in the far outer solar system.
Vitamin D plays an essential role in calcium and inorganic phosphate (Pi) homeostasis, maintaining their optimal levels to assure adequate bone mineralization. Vitamin D, as calcitriol (1,25(OH)2D), not only increases intestinal calcium and phosphate absorption but also facilitates their renal reabsorption, leading to elevated serum calcium and phosphate levels. The interaction of 1,25(OH)2D with its receptor (VDR) increases the efficiency of intestinal absorption of calcium to 30–40% and phosphate to nearly 80%. Serum phosphate levels can also influence 1,25 (OH)2D and fibroblast growth factor 23 (FGF23) levels, i.e., higher phosphate concentrations suppress vitamin D activation and stimulate parathyroid hormone (PTH) release, while a high FGF23 serum level leads to reduced vitamin D synthesis. In the vitamin D-deficient state, the intestinal calcium absorption decreases and the secretion of PTH increases, which in turn causes the stimulation of 1,25(OH)2D production, resulting in excessive urinary phosphate loss. Maintenance of phosphate homeostasis is essential as hyperphosphatemia is a risk factor of cardiovascular calcification, chronic kidney diseases (CKD), and premature aging, while hypophosphatemia is usually associated with rickets and osteomalacia. This chapter elaborates on the possible interactions between vitamin D and phosphate in health and disease.
Aufgrund der gestiegenen Anforderungen durch höhere Ein-wirkungen aus Wind und Erdbeben ist eine Verbesserung und Optimierung der Berechnungs- und Bemessungsansätze für Mauerwerksbauten erforderlich. Eine bessere Ausnutzung der Tragwerksreserven ist durch die Berücksichtigung der Rah-mentragwirkung mit einer Aktivierung der Deckenscheiben in den Rechenmodellen möglich, die in der Praxis aufgrund der Komplexität der Wand-Decken-Interaktion bislang nicht aus-genutzt wird. Im vorliegenden Aufsatz wird ein vereinfachter Ansatz auf Grundlage der mitwirkenden Plattenbreite von Schubwänden aus Mauerwerk vorgestellt, der die wesentli-chen Einfl ussfaktoren in parametrisierten Tabellen erfasst. Damit steht den Tragwerksplanern ein einfach anwendbares Werkzeug zur Verfügung, um die Rahmentragwirkung in der Mauerwerksbemessung anzusetzen.
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.
Process mining gets more and more attention even outside large enterprises and can be a major benefit for small and medium sized enterprises (SMEs) to gain competitive advantages. Applying process mining is challenging, particularly for SMEs because they have less resources and process maturity. So far, IS researchers analyzed process mining challenges with a focus on larger companies. This paper investigates the application of process mining by means of a case study and sheds light into the particular challenges of an IT SME. The results reveal 13 SME process mining challenges and seven guidelines to address them. In this way, the paper contributes to the understanding of process mining application in SME and shows similarities and differences to larger companies.
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.
Halophilic and halotolerant microorganisms represent a promising source of salt-tolerant enzymes suitable for various biotechnological applications where high salt concentrations would otherwise limit enzymatic activity. Considering the current growing enzyme market and the need for more efficient and new biocatalysts, the present study aimed at the characterization of a high-alkaline subtilisin from Alkalihalobacillus okhensis Kh10-101T. The protease gene was cloned and expressed in Bacillus subtilis DB104. The recombinant protease SPAO with 269 amino acids belongs to the subfamily of high-alkaline subtilisins. The biochemical characteristics of purified SPAO were analyzed in comparison with subtilisin Carlsberg, Savinase, and BPN'. SPAO, a monomer with a molecular mass of 27.1 kDa, was active over a wide range of pH 6.0–12.0 and temperature 20–80 °C, optimally at pH 9.0–9.5 and 55 °C. The protease is highly oxidatively stable to hydrogen peroxide and retained 58% of residual activity when incubated at 10 °C with 5% (v/v) H2O2 for 1 h while stimulated at 1% (v/v) H2O2. Furthermore, SPAO was very stable and active at NaCl concentrations up to 5.0 m. This study demonstrates the potential of SPAO for biotechnological applications in the future.
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.
Virgin passive colon biomechanics and a literature review of active contraction constitutive models
(2022)
The objective of this paper is to present our findings on the biomechanical aspects of the virgin passive anisotropic hyperelasticity of the porcine colon based on equibiaxial tensile experiments. Firstly, the characterization of the intestine tissues is discussed for a nearly incompressible hyperelastic fiber-reinforced Holzapfel–Gasser–Ogden constitutive model in virgin passive loading conditions. The stability of the evaluated material parameters is checked for the polyconvexity of the adopted strain energy function using positive eigenvalue constraints of the Hessian matrix with MATLAB. The constitutive material description of the intestine with two collagen fibers in the submucosal and muscular layer each has been implemented in the FORTRAN platform of the commercial finite element software LS-DYNA, and two equibiaxial tensile simulations are presented to validate the results with the optical strain images obtained from the experiments. Furthermore, this paper also reviews the existing models of the active smooth muscle cells, but these models have not been computationally studied here. The review part shows that the constitutive models originally developed for the active contraction of skeletal muscle based on Hill’s three-element model, Murphy’s four-state cross-bridge chemical kinetic model and Huxley’s sliding-filament hypothesis, which are mainly used for arteries, are appropriate for numerical contraction numerical analysis of the large intestine.
Aufsicht und Rechtsdurchsetzung bei unzulässigem Einsatz von Cookies & Co. unter Geltung des TTDSG
(2022)
Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system.
For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems.
For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this article, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail.
Because of simple construction process, high energy efficiency, significant fire resistance and excellent sound isolation, masonry infilled reinforced concrete (RC) frame structures are very popular in most of the countries in the world, as well as in seismic active areas. However, many RC frame structures with masonry infills were seriously damaged during earthquake events, as the traditional infills are generally constructed with direct contact to the RC frame which brings undesirable infill/frame interaction. This interaction leads to the activation of the equivalent diagonal strut in the infill panel, due to the RC frame deformation, and combined with seismically induced loads perpendicular to the infill panel often causes total collapses of the masonry infills and heavy damages to the RC frames. This fact was the motivation for developing different approaches for improving the behaviour of masonry infills, where infill isolation (decoupling) from the frame has been more intensively studied in the last decade. In-plane isolation of the infill wall reduces infill activation, but causes the need for additional measures to restrain out-of-plane movements. This can be provided by installing steel anchors, as proposed by some researchers. Within the framework of European research project INSYSME (Innovative Systems for Earthquake Resistant Masonry Enclosures in Reinforced Concrete Buildings) the system based on a use of elastomers for in-plane decoupling and steel anchors for out-of-plane restrain was tested. This constructive solution was tested and deeply investigated during the experimental campaign where traditional and decoupled masonry infilled RC frames with anchors were subjected to separate and combined in-plane and out-of-plane loading. Based on a detailed evaluation and comparison of the test results, the performance and effectiveness of the developed system are illustrated.
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.
Das Ziel des INTERREG-Projektes „SHAREuregio“ (FKZ: 34.EFRE-0300134)
ist es, grenzüberschreitende Mobilität in der Euregio Rhein-Maas-Nord zu
ermöglichen und zu fördern. Dazu soll ein elektromobiles Car- und Bikesharing-
System entwickelt und in der Stadt Mönchengladbach, im Kreis Viersen
sowie in den Gemeinden Roermond und Venlo (beide NL) zusammen mit den
Partnern Wirtschaftsförderung Mönchengladbach, Wirtschaftsförderung für den
Kreis Viersen, NEW AG, Goodmoovs (NL), Greenflux (NL) und der FH Aachen
implementiert werden. Zunächst richtet sich das Angebot, bestehend aus 40
Elektroautos und 40 Elektrofahrrädern, an Unternehmen und wird nach einer
Erprobungsphase, mit einer größeren Anzahl an Fahrzeugen, auch für Privatpersonen
verfügbar gemacht werden. Die Fahrzeuge stehen bei den jeweiligen
Anwendungspartnern in Deutschland und den Niederlanden.
Im Rahmen dieses Projektes hat die FH Aachen „FlexSHARE“ entwickelt
– ein methodisches Framework zur innovativen Gestaltung urbaner Sharing-
Angebote. Das Framework ermöglicht es, anhand von messbaren Kenngrößen,
bedarfsgerechte und auf die Region abgestimmte Sharing-Systeme zu entwickeln.
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.
Da Capo - The Town of Music
(2022)
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.
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.
Visionsbild eines BMW AG internen Tools : Optimierung einer datenzentrierten Plattform der BMW AG
(2022)
Die BMW AG verfolgt mehrere Ansätze eine optimierte Effizienzsteigerung durch eigens entwickelte Softwaretools zu erreichen. Der Fokus hierbei liegt in der Ermöglichung einer datenzentrierten, nutzerorientierten und hochautomatisierten Fahrzeugentwicklung. Das eigen von der BMW AG entwickelte Software-Tool „Parts List“ dient als digitale Bauteilliste für Entwicklungsteams. Das Tool bündelt mehrere Datenbanken und stellt diese in Echtzeit zur Verfügung. Somit kann der manuelle Pflegeaufwand erheblich reduziert und eine Durchgängigkeit einer Vielzahl von Daten ermöglicht werden. Der Fokus der Abschlussarbeit liegt in der konzeptionellen und gestalterischen Optimierung des Tools. Dabei wird insbesondere der User Centered Design Prozess betrachtet, bei dem die Nutzer bzw. die Entwicklungsteams im Zentrum stehen.
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“.
"Die Bachelorarbeit “Music of the Spheres” soll wissenschaftliche und künstlerische Elemente zum Thema “Klang der Planeten” in Form einer populärwissenschaftlichen Publikation versammeln. Seit Beginn der Menschheit fasziniert uns der Blick in den nächtlichen Sternenhimmel. Einher geht die Sehnsucht des Unbekannten, die unsere Fantasie beflügelt. Als auf die Erde gebundenen Lebewesens treibt uns der Drang, mehr über das Universum da draußen herauszufinden. Dieses Spannungsfeld zwischen Wissensdrang und Fantasie ist eine interessante Grundlage für die geplante Bachelorarbeit.
In der Bachelorarbeit sollen unsere Emotionen mit wissenschaftlichen Erkenntnissen verbunden werden. Für das menschliche Ohr ist die Klangwelt des Weltalls, verursacht durch die sich bewegenden Planeten, ohne Hilfsmittel nicht hörbar. Nach unseren bekannten physikalischen Erkenntnissen ist es im Weltraum komplett still, aufgrund des im All vorherrschenden Vakuums. Der Schall kann sich nicht wie auf der Erde über Schallwellen ausbreiten. In der Publikation soll der Klang der Planeten beschrieben bzw. dargestellt werden. Die wissenschaftshistorische Dimension soll aufgezeigt werden. So hat man sich zum Beispiel in der Antike musikalische und lyrische Bilder davon gemacht, wie sich der Klang des Weltalls und der Planeten anhören könnte. Weiterhin faszinierte diese Frage Künstler unterschiedlicher Epochen und Stilrichtungen, und ist bis heute ein Thema das Anlaß zu künstlerischem Schaffen gibt.
In Form einer Printpublikation soll die Bachelorarbeit historische Thesen und aktuelle wissenschaftliche Texte, Forschungsberichte und Klangdokumente zusammenbringen, literarische und musikalische Umsetzungen zum Thema aufzeigen, und mit wissenschaftlichem und künstlerisch-interpretativem Bildmaterial vereinen.
Um das Thema visuell zu veranschaulichen, sollen die Texte durch Bilder und Siebdrucke ergänzt werden. Selbst erstellte Siebdruck Experimente könnten mit- und ineinander verknüpft werden. Die Publikation weißt ein durchgehendes Gestaltungskonzept auf, welches Texte, Illustrationen und Bildmaterial als Einheit verknüpfen und wiedererkennbar machen. Ebenfalls ist die Auswahl der verwendeten Materialien und Verarbeitungstechniken, wie Druck, Bindung und Papier zu beachten. Neben dem Text- und Bildmaterial werden Klang-Beispiele eingebunden durch QR Codes. So kann der Leser den QR Code der Siebdrucke scannen, um den von der US-Weltraumorganisation NASA erstellten Klang des Planeten anzuhören. Oder ausgehend von wissenschaftlichem Bildmaterial kann der Leser per Scan eine musikalische Partition zum entsprechenden Planeten anhören.
Die angestrebte Zielgruppe besteht aus Wissenschafts- und Designaffinen Personen, die sich insbesondere für den Weltraum interessieren. Entsprechend soll die Gestaltung informativ und gleichzeitig zeitgenössisch sein, um Aufmerksamkeit zu erregen. Mit dem Inhalt der Publikation soll dem Leser gleichzeitig auch der Klang der Planeten hörbar zugänglich gemacht werden.
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.
Man könnte vermuten, dass in einem so weit entwickelten Land wie Deutschland Geschlechterdiskriminierung bereits erfolgreich überwunden wurde – doch das entspricht nicht der Realität. Besonders in Führungspositionen fällt dieses Ungleichgewicht auf. Eine Ursache dafür ist das historisch etablierte Rollenverständnis, aber auch vonseiten der Frauen gibt es häufig ein grundlegendes Problem: Sie trauen sich zu wenig zu. Die Kampagne soll junge Frauen dazu motivieren, ihre beruflichen Ambitionen hoch anzusetzen und zielstrebig zu verfolgen. Das Online-Portal "femiverse" ist dabei ihr Wegbereiter. Es ermöglicht einen direkten Austausch mit anderen Nutzer:innen und eröffnet durch Workshops mit Unternehmer:innen neue Perspektiven. Die Bezeichnung „Powerfrau“ ist überholt – Frauen in Führungspositionen sind keine Ausnahmetalente, sie sind die Normalität von morgen.
Nach drei Jahren ist der Anblick der beigen Kommode doch etwas langweilig geworden und es steht ein Tapetenwechsel an? Das ist noch lange kein Grund, neue Möbel kaufen zu müssen. Mit dem „BOBBI“-Regal lässt sich das Farbkonzept des Möbelstücks fortlaufend anpassen. Das reduzierte Grundgestell basiert auf einem einfachen Stecksystem und ermöglicht nicht nur einen schnellen, intuitiven Aufbau, sondern auch eine modulare Erweiterung des Regalsystems. Eintönig? Nein Danke! Zeitloses, langlebiges Design muss nicht schlicht und farblos sein! Der Schlüssel liegt in der Individualisierbarkeit. Mithilfe einer einfachen textilen Bespannungstechnik passt der Kunde das Gerüst nach seinen Vorstellungen an. Auf diese Weise kann der Charakter des Möbelstücks nicht nur farblich, sondern auch strukturell regelmäßig verändert werden und trägt zu einer nachhaltigen und achtsamen Raumgestaltung bei.
Bei dem Projekt „Nachhaltiger Bauen – Eine interaktive Plattform zum Vergleich von Baustoffen“ handelt es sich um eine Datenbank, die verschiedene Baustoffe mit deren Eigenschaften listet und einen Vergleich dieser ermöglicht.
Das Baugewerbe trägt einen erheblichen Teil zum Klimawandel bei. Besonders der CO2-Ausstoß, der Ressourcenverbrauch und die Abfallproduktion sind hier zu nennen. Deshalb ist der Aspekt der Nachhaltigkeit von zentraler Bedeutung für die Zukunft der Baubranche.Ziel des Projekts ist es, sowohl die technischen als auch die ökologischen Eigenschaften von Baustoffen darzustellen und miteinander zu vergleichen. So kann die Plattform aktiv und effektiv gegen die umwelttechnischen Probleme der Baubranche wirken.
Der Raum des Museums ist kein funktionaler Ort. Er dient den Besucher:innen als Inspiration, gefüllt mit Kunst, Poesie und Konzept. Das Museum Küppersmühle ist dabei eine klassische White Cube Gallery mit weitläufigen Räumen, viel Platz für die Kunst und einer hochwertigen Sammlung. Es befindet sich in einem umgebauten, alten Speichergebäude im Duisburger Innenhafen.
Im Zuge der Masterarbeit wurden ein Erscheinungsbild und Orientierungssystem für das Museums entwickelt. Das Gestaltungssystem ist ein Spiel von Verbindungen, die mal gradlinig, teilweise geschwungen und manchmal verdreht sind. Der geschwungene Pfeil wird hierbei zum Visual des Umwegs, des Gedankensprungs und des Entdeckens. Es ist ein Informationskonzept entstanden, das dazu einlädt, über die geführten Wege hinauszublicken. Es leitet digital und mittels verschiedener Printmedien durch die Ausstellung für moderne Kunst.
„Gynaika“ – ist griechisch und bedeutet Frau, Frausein. Das Frausein stellt besonders in der Medizin und der Forschung ein Problem dar. Ihre Gesundheit leidet unter der Gleichbehandlung in der Medizin, da die Beschwerden von Frauen zu häufig nicht beachtet werden und undiagnostiziert bleiben. Das medizinisch fundierte Magazin ""Gynaika"" soll über Erkrankungen bei Frauen aufklären, die Leser:innen zu einer Diagnose und guten Behandlung verhelfen. Beschreibung der Erkrankung, Erklärungen zum Ablauf im Körper und Behandlungsmöglichkeiten stehen neben neusten Studien und Erfahrungen von Betroffenen an erster Stelle. Die Informationen werden durch erklärende Einschübe sowie anschauliche Illustrationen und Grafiken begleitet. Ziel ist es, mehr Aufmerksamkeit auf die Notwendigkeit einer Ungleichbehandlung der Geschlechter in der Medizin zu ziehen.
Intrinsische Raster
(2022)
Das Projekt »Intrinsische Raster« erforscht Raster für Webseiten, beginnend mit Untersuchungen aus dem Bereich Print bis hin zu intrinsischen Rastern im Web. Die Entwicklung des Rasters ist von dem Bereich Print geprägt. Heute ist das Medium digital und responsiv. Das Raster wird im CSS definiert und verändert sich intrinsisch in allen Formatgrößen. »Intrinsisch« beschreibt hier die neue Stufe von programmierbaren Rastern im Webdesign, welche Spalten und Module nach vordefinierten Parametern verändert. Variable Fonts verfügen über individuelle Parameter und werden in dem Projekt als Color Fonts in Raster integriert. Im Zentrum steht die Weiterentwicklung der Designprofession, um Raster für zukünftige Anwendungen vorzubereiten.
Migration und Integration sind weltweit zwei allseits aktuelle Themen. Umso wichtiger ist es, die Ankunft und Integration von Migrant:innen und Geflüchteten so anschaulich wie nur möglich zu gestalten. Die Zielsetzung der Arbeit „Cai – Your guide through Germany“ ist es eine digitale Anwendung in Form einer App zu konzipieren, die Geflüchtete und Migrant:innen in Deutschland während des Migrations- und Integrationsprozesses unterstützt. Dies gelingt durch das strukturierte und themenspezifische Herantragen von notwendigen Informationen, Organisation sowie Selbsthilfeangeboten an die unterschiedlichen Zielgruppen. Unter der Berücksichtigung des Migrationsgrundes und des Standortes wird eine Ausgangssituation geschaffen mit individuellen Bedürfnissen und Fragen, die es zu beantworten gilt. Während Nutzer:innen durch „Cai“ digital, selbstständig und schnell an Informationen gelangen, werden gleichzeitig Behörden und Anlaufstellen sowie ihre Leistungen und Schwerpunkte aufgeführt, die Betroffene bei weiteren Anliegen aufsuchen können, um Unterstützung zu erhalten. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit fokussiert sich das Projekt auf die Migrationsgruppe der Geflüchteten sowie ihre Fragen, Herausforderungen und Bedürfnisse in Deutschland.
"THE DISTANCE" ist ein fiktionaler, dystopischer Kurzfilm, welcher sich mit dem Leben in einem diktatorischen Polizeistaat auseinandersetzt. Jegliche Art von Aufstand oder negativer Äußerung dem Staat gegenüber ist untersagt und wird hoch bestraft. Ziel dieser Arbeit ist es, die Zuschauer:innen zum Denken und zum Hinterfragen gesellschaftlicher Strukturen anzuregen. Durch passende Kostüme, Locations und Set-Design entsteht eine düstere und unbehagliche Atmosphäre. Die passende Musik und das Sounddesign unterstützen diese Atmosphäre und geben den Zuschauer:innen einen guten Einblick in diese neue Welt. Zuletzt stellt sich die Frage, ob Dystopien überhaupt noch fiktional sind oder doch schon zu unserer Realität geworden sind.
Concentrating solar power
(2022)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
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.
In einer Welt, definiert durch Grenzziehungen, ist es vor allem für diejenigen schwer, ihren Platz zu finden, die bereits über diese hinauswachsen mussten. Denn Migration bedeutet nicht nur, eine Strecke über eine ländliche Linie hinter sich zu bringen. Oft werden die komplexen emotionalen Facetten dieser permanenten Überquerung vergessen, die über Generationen ihre Spuren hinterlassen. Was bedeutet es, ein Leben ganz von neu aufbauen zu müssen, wenn man bereits eins hinter sich gelassen hat? Wieso verspüren wir Sehnsucht nach einer Heimat, die es so gar nicht geben kann? Und wann haben wir das Gefühl, endlich angekommen zu sein? Über diese und viele weitere Fragen wird in »Mesta« zusammen mit (Post-)Migrant:innen reflektiert, die intensiv ihre Erfahrungen teilen. Ziel der Publikation ist das, was meistens vernachlässigt wird: einfach zuzuhören.