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Doktoranden der FH Aachen stellen ihre wissenschaftlichen Arbeiten aus verschiedenen Fachdisziplinen vor.
Im Studiengang Mikrosystemtechnik des Fachhochschulstandortes Zweibrücken werden zwei neue moderne Anlagen für die Herstellung von mikrotechnischen Komponenten in Betrieb genommen: Ein Oxidationsofen für Herstellung dünner Oxidschichten auf Silizium-Einkristallen und eine Belichtungsapparatur für die Fotolithografie - das Besondere an diesen Anlagen: Sie existieren nur virtuell, d.h. als Animationen in einer Computerwelt.
Das Technologiepraktikum „Virtuelle Sensor-Fertigung“ ist ein Beispiel für die medientechnische Aufbereitung von Lern- und Lehrmaterial unter didaktischen Gesichtspunkten. Studierende lernen einen Fertigungsprozess mit Hilfe von virtuellen Maschinen kennen, bevor sie die reale Prozesskette im Laborpraktikum im Reinraum durchführen.
Im Projekt INGMEDIA ist die Lernform "Praktikum" zu einer selbst bestimmten Lernumgebung weiterentwickelt worden. Vielfältige Kontextangebote bieten individuelle Lerneinstiegsmöglichkeiten und aktivieren selbstgesteuertes Lernen. Praktika aus drei Bereichen des Ingenieurstudiums, "physikalische Grundlagenpraktika", "Telematiklabore für Elektronik" in der Studienmitte und "virtuelle Technologiepraktika" für Fortgeschrittene , wurden mit Hilfe der Neuen Medien umgestaltet, erprobt und evaluiert. Alle Lern- und Praktikumseinheiten können mit Standard-Internet-Browsern über die INGMEDIA-Lernumgebung (ILIAS Open source) benutzt werden. Für Lehrende wird die Plattform durch ein komfortables Offline-Autorensystem ergänzt, mit dem mulitmediale Lern- und Praktikumseinheiten ohne spezielle Programmierkenntnisse erstellt und automatisch in die Datenbank der ILIAS Lernplattform importiert werden können. Die weiterentwickelten Praktikumseinheiten werden seit dem Wintersemester 2002/03 im regulären Lehrbetrieb eingesetzt und formativ evaluiert. Bei den Erprobungen der hypermedialen Lerneinheiten in physikalischen Grundpraktika schätzen die Lernenden den Stand ihrer Vorbereitung als befriedigend ein, die Praktikumsbetreuer konstatierten eine merkliche Verbesserung des Wissensstandes. Die Mehrheit der Studierenden begrüßte vor allem die durch die Telematik angebotene größere Freiheit eines zeit- und ortsunabhängigen Lernens und der eigenen Lernorganisation. Das virtuelle Technologie-Praktikum: "Sensor-Fertigung" ermöglicht die Neukonzeption einer industrienahen Ausbildung von Ingenieuren in innovativen Technologien und hat sich bereits bestens bewährt. Die empirischen Befunde über alle im INGMEDIA-Projekt evaluierten Praktika weisen darauf hin, dass Akzeptanz und Lernerfolg beim Einsatz neuer Medien umso deutlicher sichtbar werden je größer die Selbstlern- und Medienkompetenzen der Studierenden sind.
An BaTiO3 Keramik als Modellsubstanz und mit Nd:YAG- und Excimer-Lasern wurde die Mikrostrukturierung von Grünkörperpreßlingen, deren Schrumpfungsverhalten beim Sintern und die Mikrostrukturierung von gesinterten Keramiken untersucht. Für die bessere Vergleichbarkeit wurden alle keramischen Folien, Preßlinge und Sinterwerkstoffe im Rahmen des Projektes hergestellt. Die Nd:YAG Laserbearbeitung erfolgte mit einem Rasterverfahren, bei dem der fokussierte Strahl mit Hilfe eines Scanners und eines Umlenkspiegels entlang der Bearbeitungskontur geführt wurde. Bei der Excimer Laserbearbeitung wurden die Strukturen ohne Relativbewegung zwischen Strahlquelle und Bearbeitungsobjekt durch die Abbildung einer Maske erzeugt. Mit dem Nd:YAG Laser (Wellenlänge 1,06 µ m) war eine abtragende Bearbeitung nur bei den Grünkörpern, nicht aber bei den gesinterten Keramiken möglich. Mit dem Excimer Laser (Wellenlänge 248 nm) konnten dagegen sowohl Grünkörper als auch gesinterte Keramiken strukturiert werden. Wenn die Genauigkeitsanforderungen nicht unter ± 10 µm liegen, die Bearbeitungskonturen möglichst geradlinig sind und der Anteil der zu bearbeitenden Fläche klein ist, kann mit Nd:YAG-Lasern eine effiziente Mikrostukturierung von keramischen Grünkörpern durchgeführt werden. Strukturierte Grünkörper können reproduzierbar und unverzerrt zu keramischen Bauteilen gesintert werden. Mit Excimer-Lasern wird eine höhere Genauigkeit und Qualität bei der Bearbeitung von Grünkörpern und Keramiken erreicht. Die Bearbeitungseffizienz lässt sich durch eine hohe Pulswiederholfrequenz und durch die simultane Bearbeitung großer Flächen steigern. Das für Excimer-Laserstrahlung zweckmäßige Abbildungsverfahren hat besondere Vorteile, wenn ein flächiger Abtrag mit komplexen Strukturen verwirklicht werden soll, wobei Toleranzen und Reproduzierbarkeiten von besser als ± 5 µm realisiert werden konnten. Die Mikrostrukturierung mit Excimer-Lasern ist an Grünkörpern und an gebrannten Keramiken gleichermaßen möglich. Die Abtragsraten liegen bei Grünkörpern mit 0,2 µm pro Puls zwar um ca. 50% höher als bei Keramiken, es ist jedoch zweifelhaft, ob dieser Vorteil den größeren prozeßtechnischen Aufwand bei der Bearbeitung von Grünkörpern rechtfertigen kann.
Flexible fuel operation of a Dry-Low-NOx Micromix Combustor with Variable Hydrogen Methane Mixture
(2022)
The role of hydrogen (H2) as a carbon-free energy carrier is discussed since decades for reducing greenhouse gas emissions. As bridge technology towards a hydrogen-based energy supply, fuel mixtures of natural gas or methane (CH4) and hydrogen are possible.
The paper presents the first test results of a low-emission Micromix combustor designed for flexible-fuel operation with variable H2/CH4 mixtures. The numerical and experimental approach for considering variable fuel mixtures instead of recently investigated pure hydrogen is described.
In the experimental studies, a first generation FuelFlex Micromix combustor geometry is tested at atmospheric pressure at gas turbine operating conditions corresponding to part- and full-load. The H2/CH4 fuel mixture composition is varied between 57 and 100 vol.% hydrogen content.
Despite the challenges flexible-fuel operation poses onto the design of a combustion system, the evaluated FuelFlex Micromix prototype shows a significant low NOx performance
FH Aachen Dimensionen 01/12 Herausgeber : Rektor der FH Aachen Inhaltsverzeichnis Thema 06 Vielfalt integrieren - nachhaltig fördern | Mit einer systematischen Qualitätsentwicklung von Studium und Lehre reagiert die FH Aachen auf den Studienandrang 12 "Wir sprechen niemandem die Studierfähigkeit ab" | Prof. Helmut Jakobs und Dr. Michael Heger äußern sich zur Bildungspolitik und den Herausforderungen der Hochschule in den kommenden Jahren Studium 14 Extraraum für Aachen | NRW-Wissenschaftsministerin Svenja Schulze auf „Hochschul-Tour zum doppelten Abiturjahrgang“ 18 Wohnen auf Zeit | Studierende des Fachbereichs Architektur entwickeln temporäre Wohnformen für die Zeit des Studierendenandrangs 19 Spioniert mein Handy mich aus? | FH-Student Michael Stahl hat eine App geschrieben, die die Internet-Kommunikation seines Smartphones mitschneidet und auswertet 20 Hoch hinaus | FH Aachen entwickelt zusammen mit der Polytechnik- Universität ersten Architekturstudiengang in Namibia 22 Wenn ein Rad ins andere greift | FH Aachen bietet neuen Masterstudiengang „Automatisierungs- und Antriebstechnik“ erstmals im Sommersemester 2012 an 23 Stabiler Lichtbogen | Andreas Bügener testete für eine belgische Firma neuartige Schweißverfahren 24 Student Sven von Osten gewinnt Corporate-Design-Wettbewerb | „Elektromobilität Region Aachen“ hat ein neues Markenzeichen 26 Doppelt gemoppelt hält besser | Studiengang Bauingenieurwesen - Netzingenieur öffnet sich für Handwerksberufe 27 Meldungen / Studium International 28 Erstes Parabolrinnen-Kraftwerk in Thailand | FH-Absolventen waren am Bau der Anlage beteiligt 32 Zirvedekiler | Zwei FH-Professoren befinden sich „in bester Gesellschaft“ 34 Der High-Level-Master für Wirtschaftswissenschaftler | Der OpenBordersMBA punktet mit seiner Internationalität 36 Meldungen / International Forschung 38 Geheimnisvoller Eismond | FH Aachen entwickelt Technik für die Erforschung des Saturnmondes Enceladus 42 Wie ein Blitz | FH-Forscher entwickeln 3400 Grad heißen Plasma-Laser 44 Gegen den Durst | FH entwickelt für Namibia ein mehrstufiges System zur solarthermischen Grundwasseraufbereitung 46 Nachwuchs forscht | FH-Doktoranden präsentieren und diskutieren die Ergebnisse ihrer wissenschaftlichen Arbeit 48 „Global denken – lokal handeln“ | NOWUM-Energy gestaltet lokales Klimaschutzkonzept für Gangelt 49 Meldungen / Forschung Personen 50 „Plötzlich waren vier Kalaschnikows auf mich gerichtet“ | FH-Student Fabian Nawrath war sieben Monate mit dem Fahrrad in Afrika unterwegs 54 Der Ausdauernde | Kanzler Rainer Smeetz geht nach 38 Jahren in Ruhestand 55 Zum 100. Geburtstag von Wernher von Braun | FH veröffentlicht Sonderpublikation mit einem Essay von Prof. Dr. Jesco Freiherr von Puttkamer 56 Der Ingenieur der Phantasia-Welten | FH-Absolvent Ralf-Richard Kenter ist heute Chef des berühmtesten Freizeitparks Deutschlands 58 Verdienter Lohn | 56 Studierende erhalten ein Jahr lang ein Stipendium 60 Ehrenplakettenträger und Absolventen 2011 74 Personalia 76 Buchtipps 77 Neuberufene Professorinnen und Professoren 79 Ausscheidende Professoren 80 Nachwort | Aachener Flugpionier Richard Perlia mit 106 Jahren verstorben Service 82 „Helle Köpfe“ erforschen die Haut des Wassers | Prof. Dr. Günter Jakob Lauth erklärt Viertklässlern, was hinter der Oberflächenspannung steckt 84 Mobile Behörde | Ausländeramt des Kreises Düren bietet neuen Service am Campus Jülich 86 Über die Zukunft der Fachhochschulen | Gemeinsame Veranstaltung von GEW und FH Aachen 87 „Eine faire und transparente Lösung“ | Durch die Einführung flexibler Arbeitszeiten starten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter entspannt in den Arbeitstag 88 Meldungen / Service 90 Messen und Veranstaltungen 94 Ortswechsel / Dreiländereck 95 Impressum
Forschungsbericht / Themenheft : Querschnittsthemen 4 Grußwort Prorektorin Prof. Dr. rer. nat. Christiane Vaeßen 6 Highlightprojekte 8 Erfolgsmeldungen aus der Wissenschaft 10 Konstruktion, Planung und Gestaltung / Institut für Baustoffe und Baukonstruktionen (IBB) 12 Stahlbaulabor 13 Geografische Informationssysteme in der Gewässerplanung 14 Didaktisch visuelle Einführung in die Architektur des Aachener Doms 16 CIVITAS-DYN@MO 17 Laserinstallation „fluently scientific“ 18 Subversive Schönheit 19 Gestaltung als Tool Wirtschaftswissenschaften 24 Cross-cultural Training 26 Unternehmerische Orientierung in etablierten Unternehmen – der Einfluss des Top-Management-Führungsstils im internationalen Vergleich 28 LEAN LAB 30 QFD - Stand der Anwendung und Perspektiven in Deutschland 34 Entwicklung eines universellen Qualitätskontrollzentrums 35 Telekommunikationsmärkte der Zukunft MINT 38 Forschungsprojekt GPUFaserVis - Visualisierung von hochauflösenden Nervenfasern des Gehirns 39 "3rd pulse plasma bulb" (quasi-quecksilberfreie HF-Energiesparlampe) 40 Labor für Nuklearchemie 44 CHERNE - Die Erfolgsgeschichte eines Hochschulnetzwerks 46 Steigerung der Immunogenität von therapeutischen Impfstoffen gegen Krebs (INB) 47 Direkter Nachweis von geladenen Makromolekülen mit Feldeffekt-Biosensoren, "veredelt" mit Keramikoberflächen (INB) 48 Smartphones - kleine Alleskönner, die viel über uns wissen 49 Gebrauchstaugliche IT-Systeme für den Mittelstand 51 Engineering-Useability mit Motion-Controllern 52 Labor für Elektrische Antriebssysteme : Rapid-Control-Protoyping von Industrieantrieben 53 Einzelteilfertigung komplexer Endprodukte am Beispiel Zahntechnik und Goldschmiedekunst 55 Schadstoffarme Wasserstoff und Syngas-Verbrennung für die Energieversorgung von morgen 56 EC2GO – Thermomanagement im E-Carsharing 57 SORT Standardised On-Road Test Cycles 58 EIC – Exhaust Impulse Charger 59 Der Blitz – Doch nicht unberechenbar! Ein dynamisches Modell zur Berechnung von Einschlagstellen und Einschlagwahrscheinlichkeiten 60 ETL QUADRAT: Semantische Annotationen in ETL-Prozessen als Qualitäts- und Effizienztreiber für Datenaggregatoren im Internet 61 HiX4AGWS: History-tracing XML for an Actor-driven Grid-enabled Workflow System 62 Impressum
Inhaltsverzeichnis: Thema 06 Der Traum vom Fliegen : Ein Studium am Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik bietet hervorragende Perspektiven 10 Hörsaal in luftiger Höhe : Wenn an der FH ein Flugzeug abhebt, sind fast immer Studierende der Luft- und Raumfahrttechnik an Bord 14 Zu den Sternen : Raumfahrtprojekte sorgen an der FH für einen hohen Praxisbezug in Studium und Forschung 18 "Das Sonnensystem ist eine astronomische Puppenstube" : Interview mit dem Astrophysiker Prof. Dr. Hans-Joachim Blome zur Zukunft der Raumfahrt 22 Der Himmelsbotschafter : Vor 400 Jahren veröffentlichte Galileo Galilei seinen "Sternenboten" Studium 26 Ein echter Volltreffer : FH-Studierende entwerfen das Plakat für die Fußballweltmeisterschaft der Frauen 2011 28 Duale Pioniere : Zwölf Studierende bilden den ersten Jahrgang in den Studiengängen Elektrotechnik PLUS und Maschinenbau PLUS 30 Eltern in Doppelmission : Die FH Aachen unterstützt studentische Eltern dabei, Studium und Kindererziehung unter einen Hut zu bekommen 32 Mehr als ein Elektroflitzer : FH-Studierende entwickeln revolutionäre Zweiräder mit Stil 33 Preisgekrönte Kreativität : Drei Studierende des Fachbereichs Gestaltung werden mit dem Designpreis Aachen ausgezeichnet 35 Hochschule hautnah : Studieninteressierte informieren sich beim Hochschul-Informationstag 36 Meldungen / Studium Internationel 38 Graswurzelarbeit in Äthiopien : Hilfe, die ankommt: Prof. Dr. Michael Frings baut Jura-Studiengänge an der Adama University auf 40 Ja zu Japan : FH-Absolvent Ass.-Prof. Dr. Torsten Wagner lebt und forscht an der Tohuku University in Sendai 42 Karriere auf der Grünen Insel : FH-Absolventin Katrin Werres hat ihren Traumjob bei Google in Dublin gefunden 43 Der Verhandlungskünstler : Markus Fischer lehrt und lebt die Harvard-Methode des Verhandelns 44 Meldungen / International Forschung 46 Täuschend echt : Intelligente Biopolymere sollen sich selbst im Körper abbauen. Am Institut für Nano- und Biotechnologien wird ein Sensorchip entwickelt, der die Funktion der Materialien überwacht. 48 Vollständig vernetzt : Interview mit Prof. Dr. Thomas Ritz über die Bedeutung mobiler Informationssysteme 50 Forschung lohnt sich : Die FH Aachen arbeitet mit der Patentverwertungsagentur PRO vendis zusammen, um innovative Ideen und Entwicklungen zu vermarkten 52 Drahtlos glücklich : FH-Forscher Prof. Dr. Holger Heuermann entwickelt WLAN-Isolationswand 53 Meldungen / Forschung Personen 54 Der Mann zwischen den Welten : Der erfolgreiche Weg eines studierten Malers zu einem begehrten Interiordesigner 56 „Mathematik ist eine Art Spiel“ : Für Prof. Dr. Heinrich Hemme ist die Unterhaltungsmathematik Forschungsgegenstand, Lehrinstrument und Spaß zugleich 58 Die Diamantschleifer : Dirk Breidt und Olaf Dietrich verpassen Werkzeugen den richtigen Schliff 59 Meldungen / Personen 60 Absolventen 2010 69 Personalia 70 Neuberufene Professorinnen und Professoren 71 Ausscheidende Professoren Service 72 Die Welt braucht „Helle Köpfe“ : Lernen, was die Welt im Innersten zusammenhält: Zwölf Grundschulkinder gehen den kleinen und großen Geheimnissen des Alltags nach 74 Meldungen / Service 78 Messen und Veranstaltungen 84 Ortswechsel / Sternwarte Aachen 86 Kopfnüsse - Lösungen 87 Impressum
Forschungsbericht 2011
(2011)
Forschungsbericht / Themenheft : Life Sciences 4 Grußwort Prorektorin Prof. Dr. rer. nat. Christiane Vaeßen 6 Highlightprojekte 9 Nano- und Biotechnologien, Medizintechnik, Bioengineering 10 Institut für Nano- und Biotechnologien 11 Multifunktionaler Bio-Sensorchip für biodegradierbare Biopolymere 12 Intelligente Logik-Gatter mit stimuli-responsiven Hydrogelen 13 Entwicklung eines Multisensorsystems in Siliziumtechnik zur Berurteilung der Gärbiologie eines Anaerobfermenters in der Flüssigphase 14 Optimierung des Betriebs eines Biogasfermenters mithilfe eines Feldeffekt-Biosensors auf der Basis eines lichtadressierbaren potenziometrischen Sensors (Bio-LAPS) 15 Modulares Sensorsystem für die Zellkultur-Prozessentwicklung (Cellsens) 16 "Nano-inspirierte Oberflächen für die Entwicklung spezifischer Feldeffekt-Biosensoren 17 Multimodale Sensoren für die Umweltanalytik in flüssigen Medien im industriellen Umfeld 18 Gassensorik für den qualitativen und quantitativen Nachweis von H2O2 für aseptische Verpackungen im Bereich der Lebensmitteltechnologie 19 „Entwicklung von therapeutischen Impfstoffen gegen Krebs“ 20 Institut für Bioengineering 22 Zellbiophysik : Personalisierte Medizin - Wirkstoffanpassung mit CardiaKytos 23 Labor für Biomaterialien : Biokompatibilität von Werkstoffen bludruchströmter Medizingeräte 24 Labor für Zell- und Mikrobiologie : Zusammenschluss von Molekularer Biophysik und Mikrobiologie 25 Labor für Biomechanik : Virtuelle Realität: Geglättete Finite-Elemente –Methode zur Simulation in der Medizintechnik 26Labor für Biomechanik : Optimierung chirurgischer Klammernahtgeräte zur operativen Darm-Anastomose 27 Labor für Medizinische & Molekulare Biologie : CARA - Entwicklung einer nichtinvasiven Sonde für den klinischen Einsatz zur Prognose des Risikos einer Frühgeburt bei Schwangeren 30 Kompetenzplattform Bioengineering 31 IceMole eine sich autonom ins Eis grabende Sonde für die Polarforschung und die Suche nach Leben im Sonnensystem 33 Nahinfrarotspektroskopie zur Überwachung von Biogasanlagen 34 Schlingensysteme zur Behandlung von Belasungsinkontinenz 36 Weitere Forschungsaktivitäten Telemedizin : Produktstudien 39 Angewandte Polymerchemie, Nuklearchemie, Umweltbiotechnologie 40 Institut für angewandte Polymerchemie (IAP) : "Intelligente Hydrogele" als kontaktfrei steuerbare Pharmadepots zur gezielten Tumorbekämpfung 43 Das Labor für Nuklearchemie 45 Institut NOWUM -Energy 46 EnergieEffizienz-Netzwerk : Eine Chance für die Life-Science-Industrie 48 MiProBa : Ein Projekt zum Thema Biogas 49 Weitere Forschungsaktivitäten : IMMOTHERM 50 Systematische Untersuchung des Biogas-Prozesses : Beteiligte Mikroorganismen und deren Stoffwechsel 51 Der pflanzliche Aromatenstoffwechsel : Aller guten Dinge sind drei? Aromatenstoffwechsel 51 54 Impressum
