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Concentrating solar power
(2012)
Real-time and reliable monitoring of the biogas process is crucial for a stable and efficient operation of biogas production in order to avoid digester breakdowns. The concentration of dissolved hydrogen (H₂) represents one of the key parameters for biogas process control. In this work, a one-chip integrated combined amperometric/field-effect sensor for monitoring the dissolved H₂ concentration has been developed for biogas applications. The combination of two different transducer principles might allow a more accurate and reliable measurement of dissolved H₂ as an early warning indicator of digester failures. The feasibility of the approach has been demonstrated by simultaneous amperometric/field-effect measurements of dissolved H₂ concentrations in electrolyte solutions. Both, the amperometric and the field-effect transducer show a linear response behaviour in the H₂ concentration range from 0.1 to 3% (v/v) with a slope of 198.4 ± 13.7 nA/% (v/v) and 14.9 ± 0.5 mV/% (v/v), respectively.
Additive Manufacturing durch Aufschmelzen von Metallpulvern hat sich auf breiter Front als Herstellverfahren, auch für Endprodukte, etabliert. Besonders für die Variante des Selective Laser Melting (SLM) sind Anwendungen in der Zahntechnik bereits weit verbreitet und der Einsatz in sensitiven Branchen wie der Luftfahrt ist in greifbare Nähe gerückt. Deshalb werden auch vermehrt Anstrengungen unternommen, um bisher nicht verarbeitete Materialien zu qualifizieren. Dies sind vorzugsweise Nicht-Eisen- und Edelmetalle, die sowohl eine sehr hohe Reflektivität als auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen – beides Eigenschaften, die die Beherrschung des Laser-Schmelzprozesses erschweren und nur kleine Prozessfenster zulassen. Die Arbeitsgruppe SLM des Lehr- und Forschungsgebietes Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik hat sich unter der Randbedingung einer kleinen und mit geringer Laserleistung ausgestatteten SLM Maschine der Aufgabe gewidmet und am Beispiel von Silber die Parameterfelder für Einzelspuren und wenig komplexe Geometrien systematisch untersucht. Die Arbeiten wurden von FEM Simulationen begleitet und durch metallographische Untersuchungen verifiziert. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur schnellen Parameterfindung bei komplexen Geometrien und bei Veränderungen der Zusammensetzung, wie sie bei zukünftigen Legierungen zu erwarten sind. Die Ergebnisse werden exemplarisch auf unterschiedliche Geometrien angewandt und entsprechende Bauteile gezeigt.
Selective laser melting of metals: desktop machines open up new chances even for small companies
(2012)
Additive manufacturing (AM) of metal parts by using Selective Laser Melting (SLM) has become a powerful tool mostly in the area of automotive, aerospace engineering and others. Especially in the field of dentistry, jewelry and related branches that require individualized or even one-of-a-kind products, the direct digital manufacturing process opens up new ways of design and manufacturing. In these fields, mostly small and medium sized businesses (SME) are operating which do not have sufficient human and economic resources to invest in this technology. But to stay competitive, the application of AM can be regarded as a necessity. In this situation a new desktop machine (Realizer SLM 50) was introduced that cost about 1/3 of a shop floor SLM machine and promises small quality parts. To find out whether the machine really is an alternative for SMEs the University of Applied Science, Aachen, Germany, designed, build and optimized typical parts from the dentistry and the jewelry branches using CoCr and silver material, the latter being new with this application. The paper describes the SLM procedure and how to find and optimize the most important parameters. The test is accompanied by digital simulation in order to verify the build parameters and to plan future builds. The procedure is shown as well as the resulting parts made from CoCr and silver material.
If we think about applications for modern Power MOSFETs using trench technology, running them in linear mode may not be top of the priority list. Yet there are multiple uses for Trench Power MOSFETs in linear mode. In fact, even turning the device on and off in switching applications is a form of linear operation. Also, these components can be run in linear mode to protect the device against voltage surges. This article will illustrate the factors that need to be considered for linear operation and show how Trench Power MOSFETs are suited to it.
A variety of transition metals, e.g., copper, zinc, cadmium, lead, etc. are widely used in industry as components for wires, coatings, alloys, batteries, paints and so on. The inevitable presence of transition metals in industrial processes implies the ambition of developing a proper analytical technique for their adequate monitoring. Most of these elements, especially lead and cadmium, are acutely toxic for biological organisms. Quantitative determination of these metals at low activity levels in different environmental and industrial samples is therefore a vital task. A promising approach to achieve an at-side or on-line monitoring on a miniaturized and cost efficient way is the combination of a common potentiometric sensor array with heavy metal-sensitive thin-film materials, like chalcogenide glasses and polymeric materials, respectively.
Chelate stabilization of a titanium(IV)–salan alkoxide by ligand exchange with 2,6-pyridinedicarboxylic acid (dipic) resulted in heptacoordinate complex 3 which is not redox-active, stable on silica gel and has increased aqueous stability. 3 is highly toxic in HeLa S3 and Hep G2 and has enhanced antitumor efficacy in a mouse cervical-cancer model.
Vorwort
(2012)
Inkompressible Strömungen
(2012)
Pandaboard, TurtleBot, Kinect und Co. : Low-Cost Hardware im Lehreinsatz für die mobile Robotik.
(2012)
Mit freundlicher Genehmigung der Autoren und des Oldenbourg Industrieverlags https://www.oldenbourg-industrieverlag.de/de/9783835633223-33223 erschienen als Beitrag im Tagungsband zur AALE-Tagung 2012. 9. Fachkonferenz 4.-5. Mai 2012, Aachen, Fachhochschule. ISBN 9783835633223 S 8-1 S. 229-238 Original-Abstract des Autors: "Die mobile Robotik wird durch den Einsatz von Low-Cost Hardware einem breiten Publikum zugänglich. Bis vor kurzem basierte eine erschwingliche Hardware meist auf Mikrocontrollern mit den entsprechenden Leistungseinschränkungen z.B. im Bereich der Bildverarbeitung. Die Wahrnehmung einer 3D-Umgebung und somit die Möglichkeit zur autonomen Navigation wurde mit relativ kostenintensiver Hardware, z.B. Stereo-Vision-Systemen und Laserscannern gelöst. Die zur Auswertung der Sensorik notwendige Rechenleistung stand - entweder aufgrund des Stromverbrauchs oder der Performance meist für mobile Plattformen (lokal) - nicht zur Verfügung. Durch Einsatz von leistungsfähigen Prozessoren aus dem Bereich der Mobilgeräte (Smartphones, Tablets) und neuartigen Sensoren des Consumer-Bereichs, wie der Kinect, können mobile Roboter kostengünstig für den Einsatz in der Lehre aufgebaut werden.
Im Beitrag wird zunächst das Verfahren eines dynamischen elektro-geometrischen Modells vorgestellt. Dieses arbeitet im Gegensatz zum klassischen Blitzkugel-Verfahren nicht mit konstanten Radien; vielmehr wird der Radius der Blitzkugel variiert. Dabei werden ausschließlich vorhandene und in internationalen Normen anerkannte Ergebnisse, blitzphysikalische Grundlagen und Untersuchungen verwendet, und auf deren Grundlage ein numerisches Verfahren erarbeitet. Mit dem dynamischen elektro-geometrischen Modell werden dann einige Beispiele des Schutzes mit Fangstangen, die gemäß dem klassischen Blitzkugel-Verfahren nach DIN EN 62305-3 für die Schutzklassen I – II – III – IV geplant sind, untersucht. Es wird gezeigt, dass die Einfangwirksamkeiten wesentlich höher sind als in der Normenreihe DIN EN 62305 selbst angegeben. Grund dafür ist die Tatsache, dass das Blitzkugel-Verfahren sehr konservativ aufgebaut ist und dem Planer von Blitzschutzsystemen nur die möglichen Stellen für einen Einschlag aufzeigt, ohne eine Bewertung der Einschlagshäufigkeit zu liefern. Andererseits bedeutet dies jedoch, dass man mit dem klassischen Blitzkugel-Verfahren stets auf der „sicheren Seite“ liegt.
Agil ist im Trend und immer mehr Unternehmen, die ihre Projekte bisher nach klassischen Prinzipien durchführten, denken über den Einsatz agiler Methoden nach. Doch selbst wenn die Organisation bereits beide Philosophien unterstützt, gilt für ein Projekt meist die klare Vorgabe: agil oder klassisch. Es gibt aber noch einen anderen Ansatz, mit diesen "unterschiedlichen Welten" umzugehen: Und zwar die beiden Philosophien innerhalb eines Projekts zu kombinieren. Wie dies in der Praxis aussehen und gelingen kann, zeigen Dr. Michael Kirchhof und Prof. Dr. Bodo Kraft in diesem Beitrag.
Realisation of a calorimetric gas sensor on polyimide foil for applications in aseptic food industry
(2012)
A calorimetric gas sensor is presented for the monitoring of vapour-phase H2O2 at elevated temperature during sterilisation processes in aseptic food industry. The sensor was built up on a flexible polyimide foil (thickness: 25 μm) that has been chosen due to its thermal stability and low thermal conductivity. The sensor set-up consists of two temperature-sensitive platinum thin-film resistances passivated by a layer of SU-8 photo resist and catalytically activated by manganese(IV) oxide. Instead of an active heating structure, the calorimetric sensor utilises the elevated temperature of the evaporated H2O2 aerosol. In an experimental test rig, the sensor has shown a sensitivity of 4.78 °C/(%, v/v) in a H2O2 concentration range of 0%, v/v to 8%, v/v. Furthermore, the sensor possesses the same, unchanged sensor signal even at varied medium temperatures between 210 °C and 270 °C of the gas stream. At flow rates of the gas stream from 8 m3/h to 12 m3/h, the sensor has shown only a slightly reduced sensitivity at a low flow rate of 8 m3/h. The sensor characterisation demonstrates the suitability of the calorimetric gas sensor for monitoring the efficiency of industrial sterilisation processes.
Characterisation of polymeric materials as passivation layer for calorimetric H2O2 gas sensors
(2012)
Calorimetric gas sensors for monitoring the H₂O₂ concentration at elevated temperatures in industrial sterilisation processes have been presented in previous works. These sensors are built up in form of a differential set-up of a catalytically active and passive temperature-sensitive structure. Although, various types of catalytically active dispersions have been studied, the passivation layer has to be established and therefore, chemically as well as physically characterised. In the present work, fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoralkoxy (PFA) and epoxy-based SU-8 photoresist as temperature-stable polymeric materials have been investigated for sensor passivation in terms of their chemical inertness against H₂O₂, their hygroscopic properties as well as their morphology. The polymeric materials were deposited via spin-coating on the temperature-sensitive structure, wherein spin-coated FEP and PFA show slight agglomerates. However, they possess a low absorption of humidity due to their hydrophobic surface, whereas the SU-8 layer has a closed surface but shows a slightly higher absorption of water. All of them were inert against gaseous H₂O₂ during the characterisation in H₂O₂ atmosphere that demonstrates their suitability as passivation layer for calorimetric H₂O₂ gas sensors.
As part of a novel approach to automatic sewer inspection, this paper presents a robust algorithm for automatic flow line detection. A large image repository is obtained from about 50,000 m sewers to represent the high variability of real world sewer systems. Automatic image processing combines Canny edge detection, Hough transform for straight lines and cost minimization using Dijkstra's shortest path algorithm. Assuming that flow lines are mostly smoothly connected horizontal structures, piecewise flow line delineation is reduced to a process of selecting adjacent line candidates. Costs are derived from the gap between adjacent candidates and their reliability. A single parameter α enables simple control of the algorithm. The detected flow line may precisely follow the segmented edges (α = 0.0) or minimize gaps at joints (α = 1.0). Both, manual and ground truth-based analysis indicate that α = 0.8 is optimal and independent of the sewer's material. The algorithm forms an essential step to further automation of sewer inspection.