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Establishing high-performance polymers in additive manufacturing opens up new industrial applications. Polyetheretherketone (PEEK) was initially used in aerospace but is now widely applied in automotive, electronics, and medical industries. This study focuses on developing applications using PEEK and Fused Filament Fabrication for cost-efficient vulcanization injection mold production. A proof of concept confirms PEEK’s suitability for AM mold making, withstanding vulcanization conditions. Printing PEEK above its glass transition temperature of 145 °C is preferable due to its narrow process window. A new process strategy at room temperature is discussed, with micrographs showing improved inter-layer bonding at 410°C nozzle temperature and 0.1 mm layer thickness. Minimizing the layer thickness from 0.15 mm to 0.1 mm improves tensile strength by 16%.
In the face of the current trend towards larger and more complex production tasks in the SLM process and the current limitations in terms of maximum build space, the welding of SLM components to each other or to conventionally manufactured parts is becoming increasingly relevant. The fusion welding of SLM components made of 316L has so far been rarely investigated and if so, then for highly specialised laser welding processes. When welding with industrial gas welding processes such as MIG/MAG or TIG welding, distortions occur which are associated with the resulting residual stresses in the components. This paper investigates process-side influencing factors to avoid resulting residual stresses in SLM components made of 316L. The aim is to develop a strategy to build up SLM components as stress-free as possible in order to join them as profitably as possible with a downstream welding process. For this purpose, influencing parameters such as laser power, scan speed, but also scan vector length and different scan patterns are investigated with regard to their influence on residual stresses.
Air–water flows
(2024)
High Froude-number open-channel flows can entrain significant volumes of air, a phenomenon that occurs continuously in spillways, in free-falling jets and in hydraulic jumps, or as localized events, notably at the toe of hydraulic jumps or in plunging jets. Within these flows, turbulence generates millions of bubbles and droplets as well as highly distorted wavy air–water interfaces. This phenomenon is crucial from a design perspective, as it influences the behaviour of high-velocity flows, potentially impairing the safety of dam operations. This review examines recent scientific and engineering progress, highlighting foundational studies and emerging developments. Notable advances have been achieved in the past decades through improved sampling of flows and the development of physics-based models. Current challenges are also identified for instrumentation, numerical modelling and (up)scaling that hinder the formulation of fundamental theories, which are instrumental for improving predictive models, able to offer robust support for the design of large hydraulic structures at prototype scale.
Easy-read and large language models: on the ethical dimensions of LLM-based text simplification
(2024)
The production of easy-read and plain language is a challenging task, requiring well-educated experts to write context-dependent simplifications of texts. Therefore, the domain of easy-read and plain language is currently restricted to the bare minimum of necessary information. Thus, even though there is a tendency to broaden the domain of easy-read and plain language, the inaccessibility of a significant amount of textual information excludes the target audience from partaking or entertainment and restricts their ability to live life autonomously. Large language models can solve a vast variety of natural language tasks, including the simplification of standard language texts to easy-read or plain language. Moreover, with the rise of generative models like GPT, easy-read and plain language may be applicable to all kinds of natural language texts, making formerly inaccessible information accessible to marginalized groups like, a.o., non-native speakers, and people with mental disabilities. In this paper, we argue for the feasibility of text simplification and generation in that context, outline the ethical dimensions, and discuss the implications for researchers in the field of ethics and computer science.
The quest for scientifically advanced and sustainable solutions is driven by growing environmental and economic issues associated with coal mining, processing, and utilization. Consequently, within the coal industry, there is a growing recognition of the potential of microbial applications in fostering innovative technologies. Microbial-based coal solubilization, coal beneficiation, and coal dust suppression are green alternatives to traditional thermochemical and leaching technologies and better meet the need for ecologically sound and economically viable choices. Surfactant-mediated approaches have emerged as powerful tools for modeling, simulation, and optimization of coal-microbial systems and continue to gain prominence in clean coal fuel production, particularly in microbiological co-processing, conversion, and beneficiation. Surfactants (surface-active agents) are amphiphilic compounds that can reduce surface tension and enhance the solubility of hydrophobic molecules. A wide range of surfactant properties can be achieved by either directly influencing microbial growth factors, stimulants, and substrates or indirectly serving as frothers, collectors, and modifiers in the processing and utilization of coal. This review highlights the significant biotechnological potential of surfactants by providing a thorough overview of their involvement in coal biodegradation, bioprocessing, and biobeneficiation, acknowledging their importance as crucial steps in coal consumption.
Dieses Buch lädt dazu ein, die Welt um uns herum aus einem neuen Blickwinkel zu betrachten und dabei die spannende Verbindung zwischen der Mathematik und unserem täglichen Leben zu entdecken – denn um die Technologien und Entwicklungen unserer modernen Gesellschaft zu verstehen, benötigen wir ein intuitives Verständnis grundlegender mathematischer Ideen. In diesem Buch geht es um diese Grundlagen, vor allem aber um ihre praktische Anwendung im Alltag: Gemeinsam begeben wir uns auf eine unterhaltsame Reise und entdecken dabei, wie Mathematik in vielfältiger Weise allgegenwärtig ist. Anschauliche Beispiele zeigen, wie wir täglich – oft unbewusst – mathematische Ideen nutzen und wie wir mit Hilfe von Mathematik bessere Entscheidungen treffen können.
Nach einer Einführung in Algorithmen und Optimierungsprobleme, geht es im weiteren Verlauf um die Modellierung von Zufall und Unsicherheiten. Zum Ende des Buchs werden die Themen zusammengeführt und Algorithmen für Anwendungen besprochen, bei denen der Zufall eine entscheidende Rolle spielt.
Several unconnected laboratory experiments are usually offered for students in instrumental analysis lab. To give the students a more rational overview of the most common instrumental techniques, a new laboratory experiment was developed. Marketed pain relief drugs, familiar consumer products with one to three active components, namely, acetaminophen (paracetamol), acetylsalicylic acid (ASA), and caffeine, were selected. Common analytical methods were compared regarding the performance of qualitative and quantitative analysis of unknown tablets: UV–visible (UV–vis), infrared (IR), and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopies, as well as high-performance liquid chromatography (HPLC). The students successfully uncovered the composition of formulations, which were divided into three difficulty categories. Students were shown that in addition to simple mixtures handled in theoretical classes, the composition of complex drug products can also be uncovered. By comparing the performance of different techniques, students deepen their understanding and compare the efficiency of analytical methods in the context of complex mixtures. The laboratory experiment can be adjusted for graduate level by including extra tasks such as method optimization, validation, and 2D spectroscopic techniques.
Die Website „Display Neuke“ macht den bisher unveröffentlichten Nachlass der Bildjournalistin Angela Neuke (1943-1997) aus der Sammlung des LVR-LandesMuseums Bonn digital und interaktiv zugänglich. Das Projekt beleuchtet insbesondere Neukes Dokumentation der Frauenbewegung der 1970er Jahre in Westdeutschland und regt zur Reflexion über historische sowie aktuelle Frauenbilder an. Durch die bewusste Zusammenführung und kontextuelle Einordnung des Materials wird sichtbar, wo, warum und unter welchen Umständen Fotostrecken und Magazinreportagen entstanden sind – das Archiv wird so als ein lebendiger Ort der Wissensvermittlung erfahrbar. Der Ansatz der programmierten und veröffentlichten Website ermöglicht es, Inhalte dynamisch anzupassen und zukünftig zu erweitern.
Das Projekt "Grafischer Aktivismus" verortet sich im Schnittpunkt von Design und sozialem Engagement. Es ist eine gestalterische Auseinandersetzung, wie visuelle Kommunikation genutzt werden kann, um soziale Ungerechtigkeiten sichtbar zu machen und Bewusstsein zu schaffen. Durch die Entwicklung einer visuellen Sprache können Missstände thematisiert werden. Ziel ist es, durch gestalterische Mittel einen Dialog zu initiieren und die öffentliche Wahrnehmung zu beeinflussen. Zu den Herangehensweisen gehören die Erstellung einer Schablone, die Entwicklung einer Schriftart und dessen Specimen. Diese Auseinandersetzung trägt dazu bei, gesellschaftliche Veränderungen anzustoßen und Gerechtigkeit zu fördern. Das Projekt bietet eine weitere Perspektive auf die Rolle von Grafikdesign im Aktivismus.
Sexism in online media comments is a pervasive challenge that often manifests subtly, complicating moderation efforts as interpretations of what constitutes sexism can vary among individuals. We study monolingual and multilingual open-source text embeddings to reliably detect sexism and misogyny in Germanlanguage online comments from an Austrian newspaper. We observed classifiers trained on text embeddings to mimic closely the individual judgements of human annotators. Our method showed robust performance in the GermEval 2024 GerMS-Detect Subtask 1 challenge, achieving an average macro F1 score of 0.597 (4th place, as reported on Codabench). It also accurately predicted the distribution of human annotations in GerMS-Detect Subtask 2, with an average Jensen-Shannon distance of 0.301 (2nd place). The computational efficiency of our approach suggests potential for scalable applications across various languages and linguistic contexts.
/SANO – eine App zur Gesundheitsoptimierung und langfristigem Wohlbefinden. In unserer schnelllebigen Welt führt täglicher Stress oft zur Vernachlässigung folgender Bereiche: Ernährung, Schlaf, Bewegung und Stress. Dieser Lebensstil fördert nicht übertragbare Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und chronische Atemwegserkrankungen, die weltweit viele Todesfälle verursachen. Die Notwendigkeit umfassender Lösungen zur Förderung gesunder Gewohnheiten wird immer dringlicher. /SANO unterstützt mit einem Werkzeug für Achtsamkeit und Gesundheit, das gesunde Gewohnheiten und Ziele definiert. Durch Tracking-Möglichkeiten, Routinen und To-Do-Listen werden sie individuell gefördert. Diese Arbeit stellt sich den Herausforderungen des aktuellen Krankheitszustandes unserer Gesellschaft und eröffnet eine neue Perspektive im Well-Being und Gesundheitsbereich.
Die interaktive Dokumentation erzählt die sinnliche Wirkung des Gemeinschaftsgartens HirschGrün und teilt die Erfahrungen von vier Gärtner:innen in einer auditiven und visuellen Auseinandersetzung, innerhalb eines Open-World Ansatzes. Das Projekt stellt eine progressive Weise dar, sich mit journalistischen Inhalten zu beschäftigen. Es schafft Perspektiven für die sozialen und schöpferischen Potenziale eines Gemeinschaftsgartens. Interaktionen, visuelle und auditive Reize illustrieren die Atmosphäre. Grünflächen sind nicht nur klimarelevant, sondern schaffen für Stadtbewohner:innen vielfältige Wege, mit Leben in Kontakt zu treten. Besonders jene verbinden Gemeinschaft, Natur und Nachhaltigkeit. Die explorative Art technischer Informationsvermittlung und aktuelle Themen dieser Zeit werden auf einer Webseite vereint. Das Projekt zeigt eine Aussicht, multimedialen Journalismus zu gestalten.
To successfully develop and introduce concrete artificial intelligence (AI) solutions in operational practice, a comprehensive process model is being tested in the WIRKsam joint project. It is based on a methodical approach that integrates human, technical and organisational aspects and involves employees in the process. The chapter focuses on the procedure for identifying requirements for a work system that is implementing AI in problem-driven projects and for selecting appropriate AI methods. This means that the use case has already been narrowed down at the beginning of the project and must be completely defined in the following. Initially, the existing preliminary work is presented. Based on this, an overview of all procedural steps and methods is given. All methods are presented in detail and good practice approaches are shown. Finally, a reflection of the developed procedure based on the application in nine companies is given.
Digitaler Marktplatz für Erzeuger:innen und Verbraucher:innen regionaler Produkte. Das Ziel dieses Projekts ist es, solidarische Landwirtschaft (SoLaWi) zu digitalisieren, um eine zeitgemäße Alternative zu den bestehenden Kauf- und Abonnementprozessen zu schaffen. Die dabei entstandene App „KoHof" ermöglicht landwirtschaftlichen Betrieben, sich online zu präsentieren, Abonnements zu verwalten und neue Mitglieder zu gewinnen. Gleichzeitig bietet die Plattform Verbraucher:innen eine unkomplizierte Möglichkeit, passende Betriebe und dazugehörige Produkte in der Region zu finden sowie ihre Mitgliedschaft zu verwalten. Insgesamt strebt das Projekt "KoHof" danach, die Solidarische Landwirtschaft digital zu transformieren und eine neue Perspektive für die regionale Erzeugung von Lebensmitteln zu eröffnen. Durch diese innovative Plattform wird die Vernetzung zwischen Erzeugerinnen und Verbraucherinnen in der SoLaWi-Bewegung auf eine neue Stufe gehoben.
Das Thema der Masterarbeit erläutert den Konflikt zwischen Konsum und Minimalismus. Überkonsum und Minimalismus sind gegensätzliche Extreme. Durch die Beziehung zwischen Mensch und Objekt lassen sich die beiden Gegensätze vereinen. Die Konzentration auf nur wenige Objekte hat eine Reduktion des Konsums und eine Fokussierung auf wenige Objekte zur Folge. Das Konzept „kubo“ gibt Objekten einen Raum. Das Regal „kubo“ ist mit verstellbaren Regalböden ausgestattet. So können die Gegenstände individuell platziert werden. Das Verstellen und Anordnen der Regalböden können Benutzer:innen nach eigenem Belieben vornehmen. Die Objekte werden im Regal hervorgehoben. Sie erhalten dadurch mehr Aufmerksamkeit. Ziel ist es, dass der Benutzer:innen mehr mit den Objekten interagieren und sich bewusst werden, was wirklich wichtig ist. „kubo“ versucht dem Problem des Überkonsums entgegenzuwirken. Durch die Hervorhebung wichtiger Objekte wird das Bewusstsein für den eigenen Konsum geschärft.
Climate Engineering : Entwicklung einer digitalen Plattform für Climate Engineering Maßnahmen
(2024)
Dieses Projekt hat zum Ziel, umfassend über Climate Engineering-Maßnahmen zu informieren und dabei insbesondere ihre Funktionsweise, Kosten und Risiken darzustellen. Die entstandene Plattform "Die Erde abkühlen!" bietet einen Einblick in die Lösungsansätze des Climate Engineerings durch die Verwendung von Storytelling. Sie ermöglicht Nutzer:innen einen Überblick über den aktuellen Stand der Klimaerwärmung sowie den Vergleich von Climate Engineering-Maßnahmen. Ein entwickeltes Bewertungssystem auf Grundlage der "Royal Society" sowie interaktive Infografiken geben Nutzer:innen einen umfassenden Einblick. Das Hauptziel des Projekts ist die digitale Transformation der Climate Engineering-Lösungsansätze. Dabei geht es nicht nur darum, über die Folgen der Klimaerwärmung zu informieren, sondern auch konkrete Lösungen aufzuzeigen. Durch die Entwicklung eines innovativen Storytellings wird die Thematik nicht nur dramaturgisch präsentiert, sondern ermöglicht es den Nutzer:innen auch, ihre eigene Wissensvertiefung zu steuern.
Das Masterprojekt DIE STUHL hebt die Unsichtbarkeit von Gestalterinnen im Stuhldesign hervor. Es werden 108 Designerinnen aus 40 Ländern vorgestellt, die vom Beginn des 20. Jahrhunderts bis heute innovative und richtungsweisende Entwürfe von Stühlen entwickelt haben. Die Arbeit beleuchtet den Beitrag, den sie geleistet haben und stellt gleichzeitig heraus, dass viele von ihnen im internationalen Designkanon übersehen wurden. Chronologisch nach dem Erscheinungsjahr der ersten entwickelten Stühle geordnet, werden die Objekte in einem Atlas illustriert und Kurzbiografien der Protagonistinnen gezeigt. Anhand von Informationsgrafiken werden die Stühle in das soziopolitische Geschehen ihrer Zeit eingebettet. DIE STUHL würdigt die Arbeit von Gestalterinnen und stellt Fragen zur strukturellen Ungleichheit der Geschlechter. Parallel zur Publikation ist außerdem eine Skulptur entstanden, die als Zeitstrahl fungiert und in abstrakter Form alle im Atlas erwähnten Stühle aufführt. Hierbei wird das ungleiche Verhältnis der von Gestalterinnen und Gestalter entworfenen Stühle sichtbar.
Die Abschlussarbeit thematisiert konzeptionelle Möglichkeiten für die Unterstützung in der Lehre. Lehrkräfte erfahren eine hohe Auslastung in ihrem Beruf. Besonders ein wachsender Fachkräftemangel verstärkt das Problem, welches wiederum Auswirkungen auf die Leistungen der Schülerinnen und Schüler haben kann. Somit kann auch der individuellen Förderung nicht ausreichend nachgegangen werden. Die Lösung der Arbeit ist Kinvi, ein digitaler KI-Lehrassistent. Kinvi soll leistungsschwache und leistungsstarke Schüler fördern. Dabei kann Kinvi Inhalte erklären, eine individuelle Lernstruktur vorgeben und sogar Übungen erstellen. Auch spielerische Inhalte und ein motivierendes Feedback sind inbegriffen. Lehrkräfte können Inhalte KI gestützt steuern und Leistungen überblicken. Dies soll zur Entlastung der Lehrkräfte führen und die Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler gezielt fördern.
RehaGlove ist ein Exoskelett, dass Menschen mit rheumatoider Arthritis oder Arthrose bei der Bewältigung des Alltags helfen soll. Die rheumatoide Arthritis zeichnet sich vorwiegend durch die chronischen Entzündungen des Gelenkapparats aus, während die Arthrose eine alters- oder belastungsinduzierte Degeneration des Gelenkgewebes darstellt. Bei beiden Erkrankungen sind die Fingergelenke besonders häufig betroffen. Es kommt zu sehr starken Schmerzen, Bewegungseinschränkungen und Kraftverlust. Da wir unsere Hände jedoch täglich brauchen, gestaltet sich der Alltag mit einer solch einschränkenden Krankheit als besonders schmerzhaft. Dabei soll RehaGlove Abhilfe schaffen. Mehrere Zug-/ Druck-Kabel unterstützen den Griff und steigern die Griffkraft. Außerdem ermöglichen sie die eigenständige Ausführung physiotehrapeutischer Aufgaben und erleichtern es die Gelenke mobil zu halten.
Perennial ryegrass (Lolium perenne) is an underutilized lignocellulosic biomass that has several benefits such as high availability, renewability, and biomass yield. The grass press-juice obtained from the mechanical pretreatment can be used for the bio-based production of chemicals. Lactic acid is a platform chemical that has attracted consideration due to its broad area of applications. For this reason, the more sustainable production of lactic acid is expected to increase. In this work, lactic acid was produced using complex medium at the bench- and reactor scale, and the results were compared to those obtained using an optimized press-juice medium. Bench-scale fermentations were carried out in a pH-control system and lactic acid production reached approximately 21.84 ± 0.95 g/L in complex medium, and 26.61 ± 1.2 g/L in press-juice medium. In the bioreactor, the production yield was 0.91 ± 0.07 g/g, corresponding to a 1.4-fold increase with respect to the complex medium with fructose. As a comparison to the traditional ensiling process, the ensiling of whole grass fractions of different varieties harvested in summer and autumn was performed. Ensiling showed variations in lactic acid yields, with a yield up to 15.2% dry mass for the late-harvested samples, surpassing typical silage yields of 6–10% dry mass.
The book covers various numerical field simulation methods, nonlinear circuit technology and its MF-S- and X-parameters, as well as state-of-the-art power amplifier techniques. It also describes newly presented oscillators and the emerging field of GHz plasma technology. Furthermore, it addresses aspects such as waveguides, mixers, phase-locked loops, antennas, and propagation effects, in combination with the bachelor's book 'High-Frequency Engineering,' encompassing all aspects related to the current state of GHz technology.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Enzymtechnologie. Die Erfindung betrifft Proteasen aus Metabacillus indicus, die insbesondere im Hinblick auf den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden können, alle hinreichend ähnlichen Proteasen mit einer entsprechend ähnlichen Sequenz zu SEQ ID NO:1 und für sie codierende Nukleinsäuren. Die Erfindung betrifft ferner deren Herstellung sowie Verfahren zur Verwendung dieser Proteasen, deren Verwendung als solche sowie diese enthaltende Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Enzymtechnologie. Die Erfindung betrifft Proteasen aus Fictibacillus arsenicus, die insbesondere im Hinblick auf den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden können, alle hinreichend ähnlichen Proteasen mit einer entsprechend ähnlichen Sequenz zu SEQ ID NO:1 und für sie codierende Nukleinsäuren. Die Erfindung betrifft ferner deren Herstellung sowie Verfahren zur Verwendung dieser Proteasen, deren Verwendung als solche sowie diese enthaltende Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
1. Auswirkungen des europäischen Data Act: Untersuchung des Verhältnisses zwischen Datenzugang und Datenschutz
- Olivia Sohn | Seite 4-58
2. Detecting companies’ willingness to invest in their sustainable transformation – relevant factors and their evaluation
- Titus Thamm |Seite 59-107
3. Unterschiede in den arbeitsbezogenen Wertvorstellungen der Generation Y und Z? Don ́t believe the hype
- Lara Heimann | Seite 108-199
4. Die virtuelle Mitgliederversammlung beim eingetragenen Verein – ein Modell für die Zukunft?
- Abdullah Andug | Seite 200-253
5. Die AGB-Kontrolle von Rechtswahlklauseln in der deutschen und europäischen Kontrollpraxis – Effektiver Verbraucherschutz oder zusätzliche Rechtsunsicherheit?
- Johannes Stahl | Seite 254-325
6. Datenzugangs-und Nutzungsrechte durch den EU Data Act am Beispiel der Automobilbranche
- Tim Schultwessel | Seite 326-380
In the research domain of energy informatics, the importance of open datais rising rapidly. This can be seen as various new public datasets are created andpublished. Unfortunately, in many cases, the data is not available under a permissivelicense corresponding to the FAIR principles, often lacking accessibility or reusability.Furthermore, the source format often differs from the desired data format or does notmeet the demands to be queried in an efficient way. To solve this on a small scale atoolbox for ETL-processes is provided to create a local energy data server with openaccess data from different valuable sources in a structured format. So while the sourcesitself do not fully comply with the FAIR principles, the provided unique toolbox allows foran efficient processing of the data as if the FAIR principles would be met. The energydata server currently includes information of power systems, weather data, networkfrequency data, European energy and gas data for demand and generation and more.However, a solution to the core problem - missing alignment to the FAIR principles - isstill needed for the National Research Data Infrastructure.
Due to the transition to renewable energies, electricity markets need to be made fit for purpose. To enable the comparison of different energy market designs, modeling tools covering market actors and their heterogeneous behavior are needed. Agent-based models are ideally suited for this task. Such models can be used to simulate and analyze changes to market design or market mechanisms and their impact on market dynamics. In this paper, we conduct an evaluation and comparison of two actively developed open-source energy market simulation models. The two models, namely AMIRIS and ASSUME, are both designed to simulate future energy markets using an agent-based approach. The assessment encompasses modelling features and techniques, model performance, as well as a comparison of model results, which can serve as a blueprint for future comparative studies of simulation models. The main comparison dataset includes data of Germany in 2019 and simulates the Day-Ahead market and participating actors as individual agents. Both models are comparable close to the benchmark dataset with a MAE between 5.6 and 6.4 €/MWh while also modeling the actual dispatch realistically.
The FAYMONVILLE case study describes how the family-owned company Faymonville from eastern Belgium has succeeded in becoming one of the leading manufacturers in its sector. The targeted identification of new markets, the focus on relevant customer needs, and a consistent product policy with a coordinated manufacturing concept lay the foundations for success. In this case study, students can learn about how a company can successfully resolve the fundamental contradiction between economic and customized production.
We conducted a scoping review for active learning in the domain of natural language processing (NLP), which we summarize in accordance with the PRISMA-ScR guidelines as follows:
Objective: Identify active learning strategies that were proposed for entity recognition and their evaluation environments (datasets, metrics, hardware, execution time).
Design: We used Scopus and ACM as our search engines. We compared the results with two literature surveys to assess the search quality. We included peer-reviewed English publications introducing or comparing active learning strategies for entity recognition.
Results: We analyzed 62 relevant papers and identified 106 active learning strategies. We grouped them into three categories: exploitation-based (60x), exploration-based (14x), and hybrid strategies (32x). We found that all studies used the F1-score as an evaluation metric. Information about hardware (6x) and execution time (13x) was only occasionally included. The 62 papers used 57 different datasets to evaluate their respective strategies. Most datasets contained newspaper articles or biomedical/medical data. Our analysis revealed that 26 out of 57 datasets are publicly accessible.
Conclusion: Numerous active learning strategies have been identified, along with significant open questions that still need to be addressed. Researchers and practitioners face difficulties when making data-driven decisions about which active learning strategy to adopt. Conducting comprehensive empirical comparisons using the evaluation environment proposed in this study could help establish best practices in the domain.
In recent years, more and more digital startups have been founded and many of them work remotely by applying enterprise collaboration systems (ECS). The study investigates the functional affordances of ECS, particularly Slack, and examines its potential as a virtual office environment for cultural development in digital startups. Through a case study and based on affordance theoretical considerations, the paper explores how ECS facilitates remote collaboration, communication, and socialization within digital startups. The findings comprise material properties of ECS (synchrony and asynchrony communication), functional affordances (virtual office and culture development affordances) as well as its realization (through communication practices, openness, and inter-company accessibility) and are conceptualized as a model for ECS affordances in digital startups.
Das Projekt widmet sich dem Thema der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und Aufmerksamkeitsdefizitstörung (ADS) im Kindesalter. Es setzt sich dabei mit den täglichen Herausforderungen auseinander, mit denen diese Kinder sowohl im Lernprozess als auch in der familiären Beziehungsdynamik konfrontiert sind. Der entwickelte Konzentrationsbegleiter und das dazugehörige Set basieren auf einer lerntherapeutischen Idee, die ein Gleichgewicht zwischen Konzentration und Entspannung erschafft. Das Gesamtsystem „MonKo“ bietet mit dem Konzentrationsbegleiter Unterstützung bei der Alltagsplanung, Priorisierung von Aufgaben und dem Umgang mit Reizen. Der Entspannungsteil des Sets präsentiert sich als „Schatzkiste“ mit sensorischen Spielzeugen und ist individuell von Therapeut:innen und Lehrkräften an die Bedürfnisse der Kinder anpassbar. Der Konzentrationsbegleiter in der Optik eines liebevollen Monsters soll den Kindern helfen, mit den Herausforderungen neuroatypischen Verhaltens umzugehen und erfolgreich in Schule und Alltag zu sein.
PRO+SOUND ist ein tragbares Kombinationsprodukt, bestehend aus Lautsprecher und Projektor, das sowohl privat zum streamen von Filmen, Serien, Musik und Videospielen als auch professionell als Präsentationsgerät in Hörsälen und Konferenzräumen genutzt werden kann. Projektoren und Beamer sind groß, schwer, unhandlich und nicht mehr zeitgemäß. Die Bedienung der meisten Beamer ist veraltet und kaum digitalisiert. PRO+SOUND löst diese Schwachstellen in einem kompakten Produkt und macht das streamen von Inhalten mühelos und kabellos. Das geringe Gewicht und der kompakte Formfaktor macht die Mitnahme für unterwegs problemlos möglich.
OneHold ist ein kompaktes Produktsystem, welches durch die Nutzung von Modularität Multifunktionalität erreicht,
und so Mehrwert bietet, indem es die grundlegenden Aufgaben im Haushalt mit weniger benötigten Komponenten bewältigt.
So werden Teile, Raum, Kosten und Ressourcen gespart. OneHold kann in Form von mehreren Modulen flexibel gemietet
werden, um die Bedürfnisse temporär wohnender Menschen passgenau zu bedienen. Die Power-Einheit mit Elektromotor und Akku wird mit jeweils einem Modul für die zu bewältigende Haushaltsaufgabe verbunden. In dieser Bachelorarbeit wurden neben der Power-Einheit vier Module gestaltet: Staubsauger, Mixer, Pürierstab, und Akkuschrauber. Das Design von OneHold zelebriert die Achse mit rotierender Funktion als formgebenden Kern des Produkts. Die dynamisch gestreckte zylindrische Form verleiht jeder Modulkonfiguration des Produktsystems ein einheitliches Aussehen.
In dem Projekt „caffé eccezionale for la marzocco“ wurde sich mit der Gestaltung eines interaktiven Showrooms für die renommierte Kaffeemaschinenmarke „La Marzocco“ auseinandergesetzt. Dieser Showroom befindet sich im Belgischen Viertel in Köln und bietet einen einzigartigen Einblick in die Welt des Espressos. Die Zielsetzung: nicht nur die Leidenschaft für Kaffee und sein präzises Handwerk zu teilen, sondern auch auf die dringende Notwendigkeit hinzuweisen, nachhaltige Praktiken im Kaffeeanbau zu fördern. Durch die einzigartige Gestaltung des Showrooms wurde eine Atmosphäre geschaffen, die Besucher:innen ermöglicht, die Marke sinnlich zu entdecken und kennenzulernen. Er fungiert nicht nur als Ausstellungsraum für Kaffeemaschinen, sondern auch als Plattform, die die Besuche:innen auf eine interaktive Erlebnisreise durch die Welt des Kaffees führt.
Optimierte Schnittmuster in Kleinunternehmen : Konzept zur Branchenverschiebung in der Modeindustrie
(2024)
Die vorliegende Arbeit widmet sich Herangehensweisen, die dem Fast-Fashion-Phänomen – einem Trend in der Bekleidungsindustrie, der sich durch immer schnellere Produktion, kürzere Produktlebenszyklen und kostengünstigere Massenproduktion auszeichnet, entgegenstehen. Die alternative Herangehensweise orientiert sich am Berufsbild des Maßschneiders. Ein Lasercutter, der für den Arbeitsalltag von Kleinunternehmen in der Kleidungsbranche optimiert ist, übernimmt das Ausschneiden von Schnittmustern auf Stoffen. Dies ermöglicht Unternehmen in der digitalisierten Welt konkurrenzfähig zu bleiben, ohne große Aufrüstungsarbeiten.
Die Arbeit widmet sich der Ursprungsanalyse des Fahrer:innenmangels und präsentiert einen Lösungsansatz durch die Entwicklung einer neu gestalteten Fahrkabine für Lastkraftwagen. Hierbei berücksichtigt das Projekt sowohl die Bedürfnisse der Fahrer:innen als auch die Anforderungen der Unternehmer:innen, um den Anforderungen der zukünftigen Generation gerecht zu werden. Die Rolle der Berufskraftfahrer:innen wird sich wandeln, wobei die Aufgaben über das reine Führen eines Fahrzeugs hinausgehen. Diese Veränderungen erfordern auch Anpassungen an der Arbeitsumgebung, insbesondere an der Fahrkabine, um das Arbeiten, Wohnen und Schlafen auf begrenztem Raum zu ermöglichen. Möglich durch neue Technologien, Richtlinien und neue Herangehensweisen geht der „SOLODRIVER“ in den Themen Design und Raumnutzung neue Wege und zeigt damit was in Zukunft möglich ist.
Die Arbeit „Cape Town – Revisiting the Past“ setzt sich mit der Vergangenheit von Kapstadt auseinander. Kapstadt ist geprägt von einer beeindruckenden Geografie, Kultur, der Vergangenheit und den Menschen. Eine persönliche Verbindung nach Kapstadt und ein Familienarchiv aus aufbewahrten Publikationen, Postkarten und Fotos ermöglichen einen Blick in die vergangene Zeit. Verschiedene Materialien aus unterschiedlichen Zeiten werden verbunden und in einen gemeinsamen Kontext gebracht. Unabhängig davon, ob dies der erste Kontakt mit Kapstadt ist oder man den Ort bereits kennt, können Dinge neu entdeckt oder wiederentdeckt werden. Die Publikation schafft es mithilfe von Materialien und persönlichen Erinnerungen einen visuellen und informativen Einblick in das damalige Kapstadt zu geben. Dabei wird die Vielfalt der Region gezeigt und ein Gefühl eines Lebens vor Ort vermittelt.
In den vergangenen Jahrzehnten hat sich der Rückgang der biologischen Vielfalt aufgrund menschlicher Aktivitäten dramatisch beschleunigt. Die dramatische Abnahme wirkt sich enorm auf unsere allgemeine Nahrungsversorgung und die Gesundheit unseres Planeten aus.
Das Ziel von „Bloomi“ ist es, den Nutzer über die Wichtigkeit der Biodiversität aufzuklären und zur Schaffung von essenziellen Lebensräumen für die Arten anzuregen. Der Fokus liegt dabei auf der Gestaltung und Pflege von insekten-, tier- und pflanzenfreundlichen Gärten, Balkonen und städtischen Freiflächen. „Bloomi“ bietet dazu umfassende Informationen und Anleitungen. Außerdem kann der Nutzer nicht nur alleine, sondern auch in der Gemeinschaft gärtnern und sich über die Plattform organisieren, austauschen und inspirieren lassen.
Das Bachelorprojekt „Identity, Inside a Simulation“ ist eine experimentelle, fotografische Auseinandersetzung mit dem Thema Identität. In einer sich ständig weiter digitalisierenden Welt werden neue Arten der Kommunikation, auch zwischen Mensch und Maschine, ermöglicht. Diese lassen die Grenzen zwischen Realität und Simulation verschwimmen. In diesem Projekt ist die moderne Frage nach Identität mit dem aktuellen Mittel KI auf neue Darstellungsmöglichkeiten analysiert worden. Eine Arbeit, die der Frage nachgeht, wie Identität innerhalb einer simulierten Welt verstanden werden kann. Dabei werden Parallelen zu der realen Welt aufgewiesen. Visuell eröffnet die Ausstellung eine neue Sichtweise für die Nutzung aktueller Technologien und das Verständnis von der eigenen Identität.
Blue in Green
(2024)
Porträts sind allgegenwärtig und begegnen uns täglich in den verschiedensten Formen und an den verschiedensten Orten. Sie sind zu einem nicht unbedeutenden Aspekt unseres kulturellen und sozialen Lebens geworden. Die Fotografie verspricht dabei eine unverfälschte Wiedergabe der Realität. Das Porträt fungiert an vielen Stellen sogar als Stellvertreter der abgebildeten Person. Es entsteht eine gewisse parasoziale Vertrautheit zur Abbildung. Allerdings birgt der Prozess des Porträtierens zahlreiche Herausforderungen und Beschränkungen: Störfaktoren, technischer sowie psychologischer Natur, beeinflussen die Diskrepanz zwischen einer Person und ihrer Abbildung erheblich. „Blue in Green“ ist ein installativer Raum, welcher die Rezipient*innen mit besagten Störfaktoren konfrontiert, die Vertrautheit mit der Abbildung bricht und so zu einer Auseinandersetzung mit Porträts aus möglichst vielen verschiedenen Perspektiven provoziert.
Inhalt dieses Projektes ist die visuelle Neuinterpretation sieben traditioneller Grimm Märchen. Der Fokus liegt auf den Illustrationen, welche von den entsprechenden bestehenden Textinhalten separat begleitet werden. Dem gewählten Illustrationsstil „Pixel-Art" liegt die Intention zugrunde, gängige Darstellungsformen des Märchen-Genres aufzubrechen: visuell wird sich bewusst auf das beschränkte Auflösungsvermögen von Bildschirmen bezogen. Aufgrund des digitalen Illustrierens wird dies als Stilmittel eingesetzt. Die digitale Darstellungsform wird durch den Druckprozess der Medien in den physischen Raum übertragen und so erlebbar gemacht.
Träume hoch, klein Dani!
(2024)
"Träume hoch, klein Dani!” ist ein Pappkinderbuch mit Schieb- und Drehfunktionen für Kinder ab 3 Jahren. Diese Bachelorarbeit beinhaltet das Schreiben einer Kindergeschichte, das Gestalten der Illustrationen, das Konzeptionieren der interaktiven Funktionen und das Binden und Bauen des Buches. Gut gestaltete Kinderbücher spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Kindern. Kinderbücher fördern die Sprachentwicklung, unterstützen kritisches Denken, lehren wichtige Werte und Moral, begünstigen das Lernen der Grundlagen des Lesens und Schreibens und regen die Kreativität an. Pappbücher mit zusätzlichen interaktiven Funktionen trainieren die Hand- und Augenkoordination und damit die motorischen Fähigkeiten des Kindes. Ziel war es, ein Pappkinderbuch für junge Kinder zu gestalten, das Jung und Alt begeistert und Spaß bereitet.
Mehr als 400.000 Menschen in Deutschland sind von Parkinson betroffen, dennoch bleibt diese neurodegenerative Krankheit oft im Schatten anderer Erkrankungen. Diese Bachelorarbeit beleuchtet die Unsichtbarkeit von Parkinson im öffentlichen Raum und setzt sich für eine breitere Aufklärung ein. Durch ein neues Corporate Design der Deutschen Parkinson Gesellschaft sowie begleitende Maßnahmen wird angestrebt, Informationen über die Krankheit zu verbreiten und Einblicke in die Lebensumstände der Betroffenen zu gewähren. Dies trägt nicht nur zu einer frühzeitigen Diagnosestellung bei, sondern ermöglicht auch eine verbesserte Unterstützung für Patient:innen und ihre Angehörigen. Ein Aufruf, gemeinsam mit den Betroffenen Vorurteile zu überwinden und Parkinson sichtbar zu machen. Mit dem Ziel Parkinson irgendwann heilem zu können.
Was verbindet der Mond, die Jahreszeiten und das Weibliche dieser Erde? Das sich immerfort drehende Rad der Zyklen. In vergangenen Zeiten nutzten Frauen den Menstruationszyklus und die Weisheit der Natur als Quelle der Kraft – für kreative, emotionale, geistige und körperliche Führung durch das Leben. Dieses alte Wissen ist noch heute durch Geschichten und Mythen unserer Welt erfahrbar. Das Arbeitsbuch „Die Göttin in dir“ begleitet Leser:innen auf diesen Spuren durch die Welten der Zyklen und Rhythmen aus der Kulturhistorie, Biologie und dem indigenen Wissen. Die Ebene der Selbstreflexion in diesem Buch bietet dabei eine aktive Methode, die Nutzer:innen dazu befähigt, in die Umsetzung zu gehen und den Prozess der zyklischen Reise der Natur zu begleiten. Das Konzept des Buches zielt darauf ab, eine Verbindung zwischen der Selbsterfahrung im Kontext weiblicher Archetypen, dem Menstruationszyklus, natürlichen Rhythmen und ethnologischen Techniken herzustellen. Die Absicht ist es, die individuelle Erfahrung jeder Frau zu stärken, das Selbstvertrauen zu fördern und den Mut zur Vielfalt zu aktivieren. Es geht darum, unsere angeborene, instinktive Natur in uns wieder zu erwecken. Die Stimme der Göttin flüstert uns zu und ruft ihre Töchter. Denn die Melodie, die in dir erklingt, möchte gehört werden.
Methane is a valuable energy source helping to mitigate the growing energy demand worldwide. However, as a potent greenhouse gas, it has also gained additional attention due to its environmental impacts. The biological production of methane is performed primarily hydrogenotrophically from H2 and CO2 by methanogenic archaea. Hydrogenotrophic methanogenesis also represents a great interest with respect to carbon re-cycling and H2 storage. The most significant carbon source, extremely rich in complex organic matter for microbial degradation and biogenic methane production, is coal. Although interest in enhanced microbial coalbed methane production is continuously increasing globally, limited knowledge exists regarding the exact origins of the coalbed methane and the associated microbial communities, including hydrogenotrophic methanogens. Here, we give an overview of hydrogenotrophic methanogens in coal beds and related environments in terms of their energy production mechanisms, unique metabolic pathways, and associated ecological functions.
Ga-doped Li7La3Zr2O12 garnet solid electrolytes exhibit the highest Li-ion conductivities among the oxide-type garnet-structured solid electrolytes, but instabilities toward Li metal hamper their practical application. The instabilities have been assigned to direct chemical reactions between LiGaO2 coexisting phases and Li metal by several groups previously. Yet, the understanding of the role of LiGaO2 in the electrochemical cell and its electrochemical properties is still lacking. Here, we are investigating the electrochemical properties of LiGaO2 through electrochemical tests in galvanostatic cells versus Li metal and complementary ex situ studies via confocal Raman microscopy, quantitative phase analysis based on powder X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and electron energy loss spectroscopy. The results demonstrate considerable and surprising electrochemical activity, with high reversibility. A three-stage reaction mechanism is derived, including reversible electrochemical reactions that lead to the formation of highly electronically conducting products. The results have considerable implications for the use of Ga-doped Li7La3Zr2O12 electrolytes in all-solid-state Li-metal battery applications and raise the need for advanced materials engineering to realize Ga-doped Li7La3Zr2O12for practical use.
The thermal conductivity of components manufactured using Laser Powder Bed Fusion (LPBF), also called Selective Laser Melting (SLM), plays an important role in their processing. Not only does a reduced thermal conductivity cause residual stresses during the process, but it also makes subsequent processes such as the welding of LPBF components more difficult. This article uses 316L stainless steel samples to investigate whether and to what extent the thermal conductivity of specimens can be influenced by different LPBF parameters. To this end, samples are set up using different parameters, orientations, and powder conditions and measured by a heat flow meter using stationary analysis. The heat flow meter set-up used in this study achieves good reproducibility and high measurement accuracy, so that comparative measurements between the various LPBF influencing factors to be tested are possible. In summary, the series of measurements show that the residual porosity of the components has the greatest influence on conductivity. The degradation of the powder due to increased recycling also appears to be detectable. The build-up direction shows no detectable effect in the measurement series.
Tracking healthy habits : Digitale Anwendung zur Förderung von gesunder
Ernährung und Verhalten
(2024)
"Tracking healthy habits" ist eine App, die darauf abzielt, gesündere Essgewohnheiten und mehr Bewegung zu fördern, indem sie verschiedene messbare Metriken erfasst. Die Anwendung legt einen besonderen Schwerpunkt auf das Verfolgen von Kalorien, um Nutzer:innen dabei zu helfen, ihre tägliche Kalorienaufnahme zu kontrollieren und ein besseres Verständnis für Lebensmittel zu entwickeln. Ein übermäßiger Konsum ungesunder Lebensmittel und Bewegungsmangel können sich negativ auf den geistigen und körperlichen Zustand auswirken. Daher unterstützt diese App Nutzer:innen dabei, gesündere Gewohnheiten zu entwickeln und Disziplin zu fördern. Die Hauptziele von "Tracking Healthy Habits" sind die Förderung gesünderer Essgewohnheiten, die Unterstützung langfristiger Verhaltensänderungen durch kontinuierliches Monitoring und die Verbesserung der körperlichen sowie geistigen Gesundheit.
Harte Arbeit, Hunger, Unterkühlung und Ungewissheit – dies war der normale Alltag der Trudarmee im 2. Weltkrieg. Ekatharina, eine deutsche Sowjetbürgerin, wurde wie viele andere gegen ihren Willen in diese Armee eingezogen. Die Bachelorarbeit „Ekatharina – Leben in der Trudarmee“ behandelt den Lebensabschnitt einer Überlebenden, der Urgroßmutter der Autorin, in Form eines Graphic Novels. In der Trudarmee, auch Arbeitsarmee genannt, musste sie unter schweren Bedingungen Zwangsarbeit verrichten, wie arbeiten in der Schmiede, Bäume fällen oder Stämme schleppen. Das Projekt soll nicht nur die Erinnerungen und das kulturelle Gut bewahren, es soll auch die Familiengeschichte erforschen, die Vergangenheit verständlich gestalten und die beteiligten Personen in Ehren halten.
Drink me
(2024)
„Drink me“ ist ein Kurzfilm über drei Freunde auf einer Party, auf der ein mysteriöses Getränk verteilt wird, das die Partygäste in einen besonderen Rausch versetzt. Die Farben fangen an zu leuchten, die Musik wird klarer, alles fühlt sich intensiver an. Bis sich die Wahrnehmung der Protagonistin Ally plötzlich verändert: Vom bunt leuchtenden Rauschzustand zur scheinbaren Realität: Einem grauen, kalten Bunker voller abgewrackter Gestalten. Ally versucht die Party zu verlassen, doch während ihre Wahrnehmungen immer weiter verschwimmen, verliert sie gleichzeitig allmählich ihr Bewusstsein. Der Film bietet durch die Darstellung der verschiedenen Wahrnehmungszustände und das Verschwimmen derer ein visuell besonders spannendes Erlebnis.
Die Menschheit lebt über ihre Verhältnisse: Permanent übersteigt unser Verbrauch die uns jährlich zur Verfügung stehenden Ressourcen. Der Energiebedarf digitaler Anwendungen wird dabei meist unterschätzt. Wie Interaction-Designer:innen einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger Websites leisten können, ist aktuell nur durch aufwendige Recherche zu beantworten. Die Bachelorarbeit »Seeds« stellt einen Schritt im Prozess zu mehr Nachhaltigkeit dar. Sie umfasst ein Toolkit, bestehend aus einer Website und einem Plugin für gängige Designtools. Dieses bündelt alle Informationen, um das Internet barriereärmer, sozialer, ethischer und eben auch ökologisch verträglicher zu gestalten. Während die Website eine Anlaufstelle für den Wissensaufbau darstellt, unterstützt das Plugin bei der Entwicklung eigener Designs, ohne dass Gestalter:innen den Designprozess verlassen müssen.
In der heutigen Welt sind Kinder in zunehmendem Maße Stress aus verschiedenen Quellen wie schulischen Anforderungen, familiärem Druck und ungewohnten Situationen ausgesetzt. Dieser Aspekt wird von vielen Erwachsenen oft vernachlässigt. Das kann dazu führen, dass sich bei Kindern Frustration und Ärger aufstauen. Insbesondere das schulische Umfeld stellt ein erhebliches Stresspotenzial dar, da von den Kindern hohe Leistungen erwartet werden. Leistungsdruck, soziale Erwartungen und Frustration tragen zu diesem Eindruck bei. Auch der Unterricht bildet da keine Ausnahme und ist aufgrund seiner zentralen Bedeutung eine potenzielle Stressquelle. Als spezialisierter Begleiter bietet HypnoStress den Kindern die Möglichkeit, mit hypnosebasierten Techniken die Stressoren des Alltags zu bewältigen und sich auf neue Herausforderungen vorzubereiten.
Ecosystems : Neuinterpretation von Elementen der Savanne zu Objekten zwischen Kunst und Design.
(2024)
Das Projekt „Ecosystems“ (deutsch Ökosysteme) beschreibt die zusammenhängende Entwicklung eines Produktsystems, inspiriert von einzelnen Elementen der afrikanischen Savanne. Das Ökosystem und alle damit verbundenen Strukturen werden als Grundlage für die Konzeption der Objekte genutzt und fortlaufend weitgehend abstrahiert. Die Produktkollektion, bestehend aus sechs verschiedenen Möbeln und Objekten, stellt zusammen das Ökosystem der afrikanischen Savanne dar. Elemente der Savanne können ganz unterschiedlicher Natur sein. Sowohl die bekannten Tiere, wie die sogenannten Big Five, kleine Savannenbewohner:innen oder unterschiedliche Pflanzen bilden zusammen die Grundlage für das Ökosystem. Jedes Objekt bezieht die Inspiration dabei aus einem anderen Element der Savanne. Die Grundlage der Objekte bildet dabei nicht allein das optische Erscheinungsbild der Tiere und Pflanzen, sondern vielmehr die damit verbundenen Emotionen und Reaktionen.
In this work, the effect of low air relative humidity on the operation of a polymer electrolyte membrane fuel cell is investigated. An innovative method through performing in situ electrochemical impedance spectroscopy is utilised to quantify the effect of inlet air relative humidity at the cathode side on internal ionic resistances and output voltage of the fuel cell. In addition, algorithms are developed to analyse the electrochemical characteristics of the fuel cell. For the specific fuel cell stack used in this study, the membrane resistance drops by over 39 % and the cathode side charge transfer resistance decreases by 23 % after increasing the humidity from 30 % to 85 %, while the results of static operation also show an increase of ∼2.2 % in the voltage output after increasing the relative humidity from 30 % to 85 %. In dynamic operation, visible drying effects occur at < 50 % relative humidity, whereby the increase of the air side stoichiometry increases the drying effects. Furthermore, other parameters, such as hydrogen humidification, internal stack structure, and operating parameters like stoichiometry, pressure, and temperature affect the overall water balance. Therefore, the optimal humidification range must be determined by considering all these parameters to maximise the fuel cell performance and durability. The results of this study are used to develop a health management system to ensure sufficient humidification by continuously monitoring the fuel cell polarisation data and electrochemical impedance spectroscopy indicators.
This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented.
Critical quantitative evaluation of integrated health management methods for fuel cell applications
(2024)
Online fault diagnostics is a crucial consideration for fuel cell systems, particularly in mobile applications, to limit downtime and degradation, and to increase lifetime. Guided by a critical literature review, in this paper an overview of Health management systems classified in a scheme is presented, introducing commonly utilised methods to diagnose FCs in various applications. In this novel scheme, various Health management system methods are summarised and structured to provide an overview of existing systems including their associated tools. These systems are classified into four categories mainly focused on model-based and non-model-based systems. The individual methods are critically discussed when used individually or combined aimed at further understanding their functionality and suitability in different applications. Additionally, a tool is introduced to evaluate methods from each category based on the scheme presented. This tool applies the technique of matrix evaluation utilising several key parameters to identify the most appropriate methods for a given application. Based on this evaluation, the most suitable methods for each specific application are combined to build an integrated Health management system.
In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfläche oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen räumlichen und zeitlichen Auflösungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, können neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Strömungen gewonnen werden. Auch in der Praxis können diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.
Mathematical morphology is a part of image processing that has proven to be fruitful for numerous applications. Two main operations in mathematical morphology are dilation and erosion. These are based on the construction of a supremum or infimum with respect to an order over the tonal range in a certain section of the image. The tonal ordering can easily be realised in grey-scale morphology, and some morphological methods have been proposed for colour morphology. However, all of these have certain limitations.
In this paper we present a novel approach to colour morphology extending upon previous work in the field based on the Loewner order. We propose to consider an approximation of the supremum by means of a log-sum exponentiation introduced by Maslov. We apply this to the embedding of an RGB image in a field of symmetric 2x2 matrices. In this way we obtain nearly isotropic matrices representing colours and the structural advantage of transitivity. In numerical experiments we highlight some remarkable properties of the proposed approach.
Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary
(2024)
In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.
We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.
Wie kann man das Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) konkret und anwendbar für Forschende gestalten, die bisher noch wenig Kontakt damit hatten? Auf diese Frage gibt das Konzept „30 Minuten FDM für HAW. Ein Informationsformat für Forschende an HAW in NRW“ eine Antwort. Es entstand als Projektarbeit im Zertifikatskurs Forschungsdatenmanagement 2023/24
Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zugänge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW
(2024)
Im Rahmen der Love Data Week vom 12. bis 16.02.2024 haben die BMBF-Projekte FDM2_TH_Koeln der TH Köln (FK 16FDFH105) und Persist@HAW der FH Aachen (FK 16FDFH129) am 15.02.2024 gemeinsam eine Online-Veranstaltung mit dem Titel „Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zugänge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW“ angeboten. Diese richtete sich an Forschende aus den Ingenieurwissenschaften, die einen ersten Zugang zum Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) suchen und erfahren möchten, welche speziellen Angebote für die Daten aus den Ingenieurwissenschaften existieren.
In der Veranstaltung wurden wesentliche Aspekte des Forschungsdatenmanagements entlang des Datenlebenszyklus beleuchtet. Ziel war es, den Teilnehmenden praxisnahe Einblicke und Hilfestellungen zu einem effektiven Umgang mit Forschungsdaten an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW) zu bieten. Durch Beispiele und konkrete Empfehlungen wurde das Thema zugänglich gemacht.
Um die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine optimal für Forschungsprojekte nutzen zu können, ist es sinnvoll, einige Fragen im Vorhinein zu klären. So können aufwendige Änderungen der Datenverwaltung im Nachhinein vermieden werden. Hierzu bietet die Handreichung hilfreiche Leitfragen und Erläuterungen für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
Welche Vorteile bietet die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine für die Verwaltung von Daten in Forschungsprojekten? Hierzu gibt die Handreichung einen schnellen Überblick über den landesgeförderten Dienst Coscine für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
After a brief introduction of conventional laboratory structures, this work focuses on an innovative and universal approach for a setup of a training laboratory for electric machines and drive systems. The novel approach employs a central 48 V DC bus, which forms the backbone of the structure. Several sets of DC machine, asynchronous machine and synchronous machine are connected to this bus. The advantages of the novel system structure are manifold, both from a didactic and a technical point of view: Student groups can work on their own performance level in a highly parallelized and at the same time individualized way. Additional training setups (similar or different) can easily be added. Only the total power dissipation has to be provided, i.e. the DC bus balances the power flow between the student groups. Comparative results of course evaluations of several cohorts of students are shown.
The Inverted Rotary Pendulum: Facilitating Practical Teaching in Advanced Control Engineering
(2024)
This paper outlines a practical approach to teach control engineering principles, with an inverted rotary pendulum, serving as an illustrative example. It shows how the pendulum is embedded in an advanced course of control engineering. This approach is incorporated into a flipped-classroom concept, as well as classical teaching concepts, offering students practical experience in control engineering. In addition, the design of the pendulum is shown, using a Raspberry Pi as the target platform for Matlab Simulink. This pendulum can be used in the classroom to evaluate the controller design mentioned above. It is analysed if the use of the pendulum generates a deeper understanding of the learning contents.
This paper serves as an introduction to the ECTS monitoring system and its potential applications in higher education. It also emphasizes the potential for ECTS monitoring to become a proactive system, supporting students by predicting academic success and identifying groups of potential dropouts for tailored support services. The use of the nearest neighbor analysis is suggested for improving data analysis and prediction accuracy.
Das Diskussionspapier beschreibt einen Prozess an der FH Aachen zur Entwicklung und Implementierung eines Self-Assessment-Tools für Studiengänge. Dieser Prozess zielte darauf ab, die Relevanz der Themen Digitalisierung, Internationalisierung und Nachhaltigkeit in Studiengängen zu stärken. Durch Workshops und kollaborative Entwicklung mit Studiendekan:innen entstand ein Fragebogen, der zur Reflexion und strategischen Weiterentwicklung der Studiengänge dient.
Bald eine Dekade ist es her, dass diese annähernd mantraartig wiederholte Phrase Unternehmen zur Umsetzung datenschutzrechtlicher Vorgaben incentivierte. Was ist davon geblieben? Nur wenige in Deutschland verhängte Bußgelder erreichten Millionenhöhe. Hintergrund ist (auch) das deutsche Ordnungswidrigkeitenrecht, welches in einem Spannungsverhältnis zu den Vorgaben der DS-GVO steht. Ein Bußgeldbescheid der Berliner Datenschutzaufsicht gegen die Deutsche Wohnen sollte Auslöser eines langen, fortdauernden Rechtsstreits werden. Auf Vorlage des KG hatte der EuGH in der Rechtssache C-807/21 („Deutsche Wohnen“) erstmals Gelegenheit, sich zur Frage der Bußgeldhaftung zu positionieren.
Seit Ende 2022 prägt das Schlagwort „Künstliche Intelligenz“ (KI) nicht nur den rechtswissenschaftlichen Diskurs. Die allgemeine Verfügbarkeit von generativen KI-Modellen, allen voran die großen Sprachmodelle (Large Language Models, kurz: LLM) wie ChatGPT von OpenAI oder Bing AI von Microsoft, erfreuen sich größter Beliebtheit: LLM sind in der Lage, auf Grundlage statistischer Methoden – eine entsprechende Schnittstelle (Interface) vorausgesetzt – auch technisch wenig versierten Nutzern verständliche Antworten auf ihre Fragen zu liefern. Dabei werden nicht nur umfassend Nutzerdaten verarbeitet, sondern auch auf weitere personenbezogene Daten zugegriffen sowie neue Daten erzeugt. Der Beitrag geht der Frage nach, welche spezifischen datenschutzrechtlichen Herausforderungen sich für Unternehmen beim Einsatz solcher LLM stellen.
Das Thema Datenschutz wurde bei der öffentlichen Auftragsvergabe bislang vor allem in Bezug auf Drittlandtransfers personenbezogener Daten in die USA diskutiert. Jedoch spielt der Datenschutz für das Vergabeverfahren und für die Ausführung datenschutzrelevanter Leistungen generell eine wesentliche Rolle. Gleichwohl herrschen bislang unter öffentlichen Auftraggebern Schwierigkeiten, datenschutzrechtlich relevante Fallkonstellationen zu erkennen, die möglichen Risiken daraus abzuleiten und, sofern dies gelingt, diesen Risiken angemessen zu begegnen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der datenschutzrechtlichen Verantwortlichkeit, ihren Folgen und den daraus resultierenden Konsequenzen für die Gestaltung von Vergabeverfahren und Vergabeunterlagen.
Depressed Furniture ist eine abstrakte Übersetzung von Depressionen in Möblierung. Es handelt sich um eine Rauminstallation von fünf Leuchten, die der Erkrankung in einem unüblichen Kontext eine Plattform gibt. Dadurch stellt das Projekt eine Schnittstelle zwischen Kunst, Design und Gesellschaft dar. Jede Leuchte verkörpert eine Empfindung, mit der sich ein Großteil der Betroffenen identifizieren kann. Es wird Bewusstsein für die Komplexität der Krankheit geschaffen und das Tabu um mentale Krankheiten gebrochen. Neben der Regular Collection können auch Tischvarianten (Compact Collection) erworben werden. Depressed Furniture zeigt, dass es durchaus möglich ist, eine unschöne Thematik zu abstrahieren und ihr neutral zu begegnen. Es verdeutlicht, wie Design dazu beitragen kann, sensible Themen auf kreative Weise zu kommunizieren.
Zookunft: Zoo der Zukunft
(2024)
Inmitten globaler Natur- und Artenschutzherausforderungen ist die Transformation zoologischer Einrichtungen entscheidend. "Zookunft" präsentiert ein innovatives Konzept für ein Tropenhaus im Kölner Zoo, das Natur und Augmented Reality einzigartig verknüpft. Ziel ist ein Raumkonzept, welches den Besucher:innen ein tiefes Verständnis für die Fauna und Flora des südostasiatischen Regenwaldes vermitteln soll. Durch die geschickte Integration von Augmented Reality entsteht eine innovative Lern- und Erlebniswelt, die Umweltschutz- und Artenschutzbemühungen unterstützt und nachhaltige Bildung fördert. Besuchende tauchen aktiv in die faszinierende Welt des Regenwaldes ein, wenn Natur und Augmented Reality eine immersive Umgebung schaffen. "Zookunft" soll als Vorreiter für Zooumgestaltungen dienen, Mensch und Natur verbinden und nachhaltige Bildung fördern. Ein Raum, der Naturerlebnisse und Technologie beeindruckend kombiniert.
ARCHER : become the Arrow
(2024)
„Archer“ ist ein Redesign des Freischwingers. Ein klassischer Freischwinger ist ein aus Rohr gebogener Stuhl ohne Hinterbeine. Das Konzept des Freischwingers macht sich die Elastizität des Stahlrohrs zunutze, um einen schwingenden Sitz zu produzieren. An dieses Konzept knüpft „Archer“ herstellungstechnisch an, ergänzt jedoch ein paar Features. Der erste „USP“ ist die Rückenlehne, welche aus Nylonschnur gewoben ist. Die Lehne rahmt mehrdimensional eine Sattelfläche ein, die sich überraschend ergonomisch dem Rücken anpasst. Sie wächst aus den Armlehnen von vorne hinter dem Rücken zusammen. Eine weitere Neuheit sind die Hinterbeine des Stuhls. Der Schwung soll nicht weg, sondern hin zu dem, was was vor den Nutzenden liegt. In Kombination mit der Lehne, die aus den Armlehnen wächst und hinter dem Rücken schließt, ist das Gewicht über den Beinen gut ausbalanciert. In seinem Aufbau vereint Er ein reduziertes klares Stahlgestell mit dramatisch gewobener Schnur. Die zwei sichtbaren Materialien im Spiel miteinander werden optisch nur noch ergänzt von einem aus Kupfer, Messing oder Edelstahl gedrehten Stopfen mit konischem InLay. Der völlig eigene Aufbau mit Hinterbeinen und Armlehnen erlaubt federleichtes Schwingen, einfaches Aufstehen, neutralisiert Nervosität und fängt den Nutzer / die Nutzerin sanft auf. Die ineinander verwobenen Schnüre teilen das Gewicht gleichmäßig unter sich auf. Industrielle Herstellungsmethoden in Kombination mit Handarbeit machen diesen Stuhl zu etwas besonderem und da dem Konzept farblich kein Ende gesetzt ist, hat jeder Stuhl das Potenzial, zu einem unverkennbaren Einzelstück zu werden.
KALLE ist ein mitwachsender Kindertisch, dessen Besonderheit, neben der Höhenverstellung, in der Vergrößerung der Tischplatte liegt. Hierdurch kann KALLE optimal an das Wachstum der Kinder und die sich ändernden Anforderungen angepasst werden.
Es ist ein Möbelstück, das die Entwicklung der Kinder begleitet und fördert.
Im Gebrauch bezieht sich die Förderung besonders auf die kognitive Entwicklung, die Kreativität und das Sozialverhalten. Darüber hinaus sollen die Kinder mit KALLE aber auch den Umgang mit langlebigen Produkten erlernen, damit sie ein Verständnis für Nachhaltigkeit und ein umweltbewusstes Konsumverhalten entwickeln.
Seegras wird als „Rohstoff der Zukunft“ betitelt, da es helfen könnte, eine Reihe von globalen Problemen zu bekämpfen. Viele der erhofften Innovationen sind heute aber noch hypothetisch. Außerdem ist das Thema in der westlichen Welt trotz der Neigung zum Klimaschutz kaum bekannt. Die Idee von „Land Rover Symbiosis“ ist ein nachhaltiges Tourismuskonzept, das Forschung und Erlebnisreisen miteinander verknüpft. Auf einer 70m Katamaran Superyacht ist Platz für Forschungszwecke auf der einen und Raum für Expeditionsurlaub auf der anderen Seite. So entsteht ein Verhältnis an Bord, bei dem beide Parteien voneinander profitieren: Wissenschaftler:innen erhalten finanzielle Unterstützung und Kund:innen haben ein klimaneutrales Urlaubserlebnis, bei dem sie hautnah die Vorzüge und Potenziale von Seegras kennenlernen.
Incontrare, was übersetzt Begegnung bedeutet, ist ein Konferenztischkonzept, der durch seinen modularen
Aufbau heraus sticht. Dem Kunden ist es möglich das Produkt mit einem einzigen Werkzeug - fünfer Imbusschlüssel - aufzubauen. Der modulare Aufbau bietet die Möglichkeit kundenorientiert ein Produkt zusammensetzen zu können. Incontrare bietet hierdurch eine Vielzahl an Variationen, die nicht nur die gestalterischen Aspekte anspricht, sondern auch verschiedene Preisklassen abdeckt. Incontrare ist ein Tischkonzept, das sowohl im niederpreisigen , sowie auch im HighEnd Bereich funktioniert.
Klavierspielende Künstlerinnen und Künstler finden sich auf der Bühne meist an einer Kombination aus Keyboard und Keyboardständer wieder. Zwar kann der Klang eines Klaviers technisch brillant simuliert werden, jedoch verliert das Bühnenbild den Mehrwert eines traditionellen Klaviers. Um diesem Verlust von Authentizität und Wohlgefühl auf der Bühne endlich etwas entgegenzusetzen, soll ein "dupiano" gängige Keyboardständer ersetzen und sämtliche Keyboards in das Erscheinungsbild eines akustischen Klaviers hüllen. Dadurch sollen auch die visuellen Eindrücke, verknüpft mit den akustischen, an Authentizität gewinnen und den Klavierauftritt vervollständigen. Es ist leicht, stabil und ohne Werkzeug in unter 10 Sekunden aufbaubar. Auch der Abbau geschieht in unter 10 Sekunden. Verstaut werden kann es von einer Person in jedem Kofferraum. "dupiano" - was nach Klavier klingt, soll auch so aussehen!
In der Abschlussarbeit „FILOS“ wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) ein Front-End für das laserbasierte Osteotom STELLA entwickelt. STELLA soll Kraniotomie (das Eröffnen des Schädels) im wachen Zustand ermöglichen und erfordert eine benutzerfreundliche Bedienungsplattform sowie ein funktionales und ästhetisches Design. Das Ziel von „FILOS“ war es, ein Gehäuse zu entwerfen, das den medizinischen Anforderungen entspricht, und ein Bedienkonzept zu entwickeln, dass die Akzeptanz bei Patient:innen und Anwender:innen fördert. Durch Expert:innen-Interviews mit Neurochirurg:innen und enge Zusammenarbeit mit dem ILT wurde ein durchdachtes Design entwickelt. Dieses soll den Anforderungen der Anwender:innen gerecht werden, das zukünftige Operationssystem repräsentieren und somit einen Mehrwert in der Medizin schaffen.
In this work, we present a compact, bifunctional chip-based sensor setup that measures the temperature and electrical conductivity of water samples, including specimens from rivers and channels, aquaculture, and the Atlantic Ocean. For conductivity measurements, we utilize the impedance amplitude recorded via interdigitated electrode structures at a single triggering frequency. The results are well in line with data obtained using a calibrated reference instrument. The new setup holds for conductivity values spanning almost two orders of magnitude (river versus ocean water) without the need for equivalent circuit modelling. Temperature measurements were performed in four-point geometry with an on-chip platinum RTD (resistance temperature detector) in the temperature range between 2 °C and 40 °C, showing no hysteresis effects between warming and cooling cycles. Although the meander was not shielded against the liquid, the temperature calibration provided equivalent results to low conductive Milli-Q and highly conductive ocean water. The sensor is therefore suitable for inline and online monitoring purposes in recirculating aquaculture systems.
Generating synthetic LiDAR point cloud data for object detection using the Unreal Game Engine
(2024)
Object detection based on artificial intelligence is ubiquitous in today’s computer vision research and application. The training of the neural networks for object detection requires large and high-quality datasets. Besides datasets based on image data, datasets derived from point clouds offer several advantages. However, training datasets are sparse and their generation requires a lot of effort, especially in industrial domains. A solution to this issue offers the generation of synthetic point cloud data. Based on the design science research method, the work at hand proposes an approach and its instantiation for generating synthetic point cloud data based on the Unreal Engine. The point cloud quality is evaluated by comparing the synthetic cloud to a real-world point cloud. Within a practical example the applicability of the Unreal Game engine for synthetic point cloud generation could be successfully demonstrated.
Wer A sagt, muss zumindest im Kaufrecht nicht immer B sagen: Es kommt nicht selten vor, dass sich in einem Kaufvertrag einerseits ein wirksamer Ausschluss der Gewährleistung des Verkäufers für Sachmängel findet, die Parteien aber andererseits gleichwohl eine Beschaffenheitsvereinbarung für bestimmte Eigenschaften vertraglich festlegen. In diesem Problemfeld führt eine aktuelle Entscheidung des BGH zu weiteren Klärungen für die Praxis (BGH, Urt. v. 10.4.2024 – VIII ZR 161/23, MDR 2024, 706). Der folgende Beitrag setzt sich mit den vielfältigen Aspekten der Entscheidung auseinander und erläutert, aus welchen Gründen der BGH dem Käufer einige goldene Brücken für einen Schadensersatzanspruch gebaut hat.
As one class of molecular imprinted polymers (MIPs), surface imprinted polymer (SIP)-based biosensors show great potential in direct whole-bacteria detection. Micro-contact imprinting, that involves stamping the template bacteria immobilized on a substrate into a pre-polymerized polymer matrix, is the most straightforward and prominent method to obtain SIP-based biosensors. However, the major drawbacks of the method arise from the requirement for fresh template bacteria and often non-reproducible bacteria distribution on the stamp substrate. Herein, we developed a positive master stamp containing photolithographic mimics of the template bacteria (E. coli) enabling reproducible fabrication of biomimetic SIP-based biosensors without the need for the “real” bacteria cells. By using atomic force and scanning electron microscopy imaging techniques, respectively, the E. coli-capturing ability of the SIP samples was tested, and compared with non-imprinted polymer (NIP)-based samples and control SIP samples, in which the cavity geometry does not match with E. coli cells. It was revealed that the presence of the biomimetic E. coli imprints with a specifically designed geometry increases the sensor E. coli-capturing ability by an “imprinting factor” of about 3. These findings show the importance of geometry-guided physical recognition in bacterial detection using SIP-based biosensors. In addition, this imprinting strategy was employed to interdigitated electrodes and QCM (quartz crystal microbalance) chips. E. coli detection performance of the sensors was demonstrated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and QCM measurements with dissipation monitoring technique (QCM-D).
New insights into the influence of pre-culture on robust solvent production of C. acetobutylicum
(2024)
Clostridia are known for their solvent production, especially the production of butanol. Concerning the projected depletion of fossil fuels, this is of great interest. The cultivation of clostridia is known to be challenging, and it is difficult to achieve reproducible results and robust processes. However, existing publications usually concentrate on the cultivation conditions of the main culture. In this paper, the influence of cryo-conservation and pre-culture on growth and solvent production in the resulting main cultivation are examined. A protocol was developed that leads to reproducible cultivations of Clostridium acetobutylicum. Detailed investigation of the cell conservation in cryo-cultures ensured reliable cell growth in the pre-culture. Moreover, a reason for the acid crash in the main culture was found, based on the cultivation conditions of the pre-culture. The critical parameter to avoid the acid crash and accomplish the shift to the solventogenesis of clostridia is the metabolic phase in which the cells of the pre-culture were at the time of inoculation of the main culture; this depends on the cultivation time of the pre-culture. Using cells from the exponential growth phase to inoculate the main culture leads to an acid crash. To achieve the solventogenic phase with butanol production, the inoculum should consist of older cells which are in the stationary growth phase. Considering these parameters, which affect the entire cultivation process, reproducible results and reliable solvent production are ensured.
Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space.
Direct air capture (DAC) combined with subsequent storage (DACCS) is discussed as one promising carbon dioxide removal option. The aim of this paper is to analyse and comparatively classify the resource consumption (land use, renewable energy and water) and costs of possible DAC implementation pathways for Germany. The paths are based on a selected, existing climate neutrality scenario that requires the removal of 20 Mt of carbon dioxide (CO2) per year by DACCS from 2045. The analysis focuses on the so-called “low-temperature” DAC process, which might be more advantageous for Germany than the “high-temperature” one. In four case studies, we examine potential sites in northern, central and southern Germany, thereby using the most suitable renewable energies for electricity and heat generation. We show that the deployment of DAC results in large-scale land use and high energy needs. The land use in the range of 167–353 km2 results mainly from the area required for renewable energy generation. The total electrical energy demand of 14.4 TWh per year, of which 46% is needed to operate heat pumps to supply the heat demand of the DAC process, corresponds to around 1.4% of Germany's envisaged electricity demand in 2045. 20 Mt of water are provided yearly, corresponding to 40% of the city of Cologne‘s water demand (1.1 million inhabitants). The capture of CO2 (DAC) incurs levelised costs of 125–138 EUR per tonne of CO2, whereby the provision of the required energy via photovoltaics in southern Germany represents the lowest value of the four case studies. This does not include the costs associated with balancing its volatility. Taking into account transporting the CO2 via pipeline to the port of Wilhelmshaven, followed by transporting and sequestering the CO2 in geological storage sites in the Norwegian North Sea (DACCS), the levelised costs increase to 161–176 EUR/tCO2. Due to the longer transport distances from southern and central Germany, a northern German site using wind turbines would be the most favourable.
Die Energiewende wird häufig als „nachhaltig“ bezeichnet, das genaue Begriffsverständnis
bleibt jedoch vage. Diese Transformation von fossilen und nuklearen hin zu erneuerbaren
Energiequellen steht im Fokus der Treibhausgasneutralität. So soll dem fortschreitenden
Klimawandel entgegengetreten werden.
Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Definition eines möglichen Verständnisses von
„Nachhaltigkeit“ in der Energiewende des deutschen Stromsektors. Die leitenden
Forschungsfragen lauten: Was kann im Zusammenhang mit der Energiewende im
Stromsektor Deutschlands unter Nachhaltigkeit verstanden werden? Inwieweit unterscheidet
sich dieses Verständnis von der bisherigen Herangehensweise?
Die Datenbasis zur Beantwortung dieser liefern sechs leitfadengestützte
Expert:inneninterviews. Als Analysemethode dient die inhaltliche Strukturierung nach
Mayring (2015).
Die qualitative Studie hat gezeigt, dass eine nachhaltige Energiewende den Menschen und
die Natur zentralisiert. Weiter aufgeschlüsselt stehen die drei Nachhaltigkeitsdimensionen
und die Generationengerechtigkeit. Dabei dient die ökonomische Dimension der sozialen
und ökologischen. Wichtig sind die Inklusion und Beteiligung von Bevölkerung,
Unternehmen und Politik. Gleichzeitig ist sie Herausforderung und Chance für einen
positiven gesellschaftlichen Wandel. Technisch dienen Windenergie- und
Photovoltaikanlagen als Energielieferanten und Wasserstoffsysteme als Zwischenspeicher,
Stabilitätssicherung und zur Kopplung der Sektoren. Damit ist Nachhaltigkeit die Chance,
die Energiewende richtig zu gestalten und damit über Klimaneutralität hinauszugehen
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) constantly gain in versatility. However, more reliable path planning algorithms are required until full autonomous UAV operation is possible. This work investigates the algorithm 3DVFH* and analyses its dependency on its cost function weights in 2400 environments. The analysis shows that the 3DVFH* can find a suitable path in every environment. However, a particular type of environment requires a specific choice of cost function weights. For minimal failure, probability interdependencies between the weights of the cost function have to be considered. This dependency reduces the number of control parameters and simplifies the usage of the 3DVFH*. Weights for costs associated with vertical evasion (pitch cost) and vicinity to obstacles (obstacle cost) have the highest influence on the failure probability of the local path planner. Environments with mainly very tall buildings (like large American city centres) require a preference for horizontal avoidance manoeuvres (achieved with high pitch cost weights). In contrast, environments with medium-to-low buildings (like European city centres) benefit from vertical avoidance manoeuvres (achieved with low pitch cost weights). The cost of the vicinity to obstacles also plays an essential role and must be chosen adequately for the environment. Choosing these two weights ideal is sufficient to reduce the failure probability below 10%.
Lifting propellers are of increasing interest for Advanced Air Mobility. All propellers and rotors are initially twisted beams, showing significant extension–twist coupling and centrifugal twisting. Torsional deformations severely impact aerodynamic performance. This paper presents a novel approach to assess different reasons for torsional deformations. A reduced-order model runs large parameter sweeps with algebraic formulations and numerical solution procedures. Generic beams represent three different propeller types for General Aviation, Commercial Aviation, and Advanced Air Mobility. Simulations include solid and hollow cross-sections made of aluminum, steel, and carbon fiber-reinforced polymer. The investigation shows that centrifugal twisting moments depend on both the elastic and initial twist. The determination of the centrifugal twisting moment solely based on the initial twist suffers from errors exceeding 5% in some cases. The nonlinear parts of the torsional rigidity do not significantly impact the overall torsional rigidity for the investigated propeller types. The extension–twist coupling related to the initial and elastic twist in combination with tension forces significantly impacts the net cross-sectional torsional loads. While the increase in torsional stiffness due to initial twist contributes to the overall stiffness for General and Commercial Aviation propellers, its contribution to the lift propeller’s stiffness is limited. The paper closes with the presentation of approximations for each effect identified as significant. Numerical evaluations are necessary to determine each effect for inhomogeneous cross-sections made of anisotropic material.
Electronic cigarettes (e-cigarettes) have become popular worldwide with the market growing exponentially in some countries. The absence of product standards and safety regulations requires urgent development of analytical methodologies for the holistic control of the growing diversity of such products. An approach based on low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) at 80 MHz is presented for the simultaneous determination of key parameters: carrier solvents (vegetable glycerine (VG), propylene glycol (PG) and water), total nicotine as well as free-base nicotine fraction. Moreover, qualitative and quantitative determination of fourteen weak organic acids deliberately added to enhance sensory characteristics of e-cigarettes was possible. In most cases these parameters can be rapidly and conveniently determined without using any sample manipulation such as dilution, extraction or derivatization steps. The method was applied for 37 authentic e-cigarettes samples. In particular, eight different organic acids with the content up to 56 mg/mL were detected. Due to its simplicity, the method can be used in routine regulatory control as well as to study release behaviour of nicotine and other e-cigarettes constituents in different products.
In the context of the increasing digitalization, the Internet of Things (IoT) is seen as a technological driver through which completely new business models can emerge in the interaction of different players. Identified key players include traditional industrial companies, municipalities and telecommunications companies. The latter, by providing connectivity, ensure that small devices with tiny batteries can be connected almost anywhere and directly to the Internet. There are already many IoT use cases on the market that provide simplification for end users, such as Philips Hue Tap. In addition to business models based on connectivity, there is great potential for information-driven business models that can support or enhance existing business models. One example is the IoT use case Park and Joy, which uses sensors to connect parking spaces and inform drivers about available parking spaces in real time. Information-driven business models can be based on data generated in IoT use cases. For example, a telecommunications company can add value by deriving more decision-relevant information – called insights – from data that is used to increase decision agility. In addition, insights can be monetized. The monetization of insights can only be sustainable, if careful attention is taken and frameworks are considered. In this chapter, the concept of information-driven business models is explained and illustrated with the concrete use case Park and Joy. In addition, the benefits, risks and framework conditions are discussed.
Electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) belong to field-effect sensors having an attractive transducer architecture for constructing various biochemical sensors. In this study, a capacitive model of enzyme-modified EISCAPs has been developed and the impact of the surface coverage of immobilized enzymes on its capacitance-voltage and constant-capacitance characteristics was studied theoretically and experimentally. The used multicell arrangement enables a multiplexed electrochemical characterization of up to sixteen EISCAPs. Different enzyme coverages have been achieved by means of parallel electrical connection of bare and enzyme-covered single EISCAPs in diverse combinations. As predicted by the model, with increasing the enzyme coverage, both the shift of capacitance-voltage curves and the amplitude of the constant-capacitance signal increase, resulting in an enhancement of analyte sensitivity of the EISCAP biosensor. In addition, the capability of the multicell arrangement with multi-enzyme covered EISCAPs for sequentially detecting multianalytes (penicillin and urea) utilizing the enzymes penicillinase and urease has been experimentally demonstrated and discussed.
This article addresses the need for an innovative technique in plasma shaping, utilizing antenna structures, Maxwell’s laws, and boundary conditions within a shielded environment. The motivation lies in exploring a novel approach to efficiently generate high-energy density plasma with potential applications across various fields. Implemented in an E01 circular cavity resonator, the proposed method involves the use of an impedance and field matching device with a coaxial connector and a specially optimized monopole antenna. This setup feeds a low-loss cavity resonator, resulting in a high-energy density air plasma with a surface temperature exceeding 3500 o C, achieved with a minimal power input of 80 W. The argon plasma, resembling the shape of a simple monopole antenna with modeled complex dielectric values, offers a more energy-efficient alternative compared to traditional, power-intensive plasma shaping methods. Simulations using a commercial electromagnetic (EM) solver validate the design’s effectiveness, while experimental validation underscores the method’s feasibility and practical implementation. Analyzing various parameters in an argon atmosphere, including hot S -parameters and plasma beam images, the results demonstrate the successful application of this technique, suggesting its potential in coating, furnace technology, fusion, and spectroscopy applications.