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- Kommission für Forschung und Entwicklung (10)
- Fachbereich Architektur (9)
- MASKOR Institut für Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik (7)
- FH Aachen (3)
- IBB - Institut für Baustoffe und Baukonstruktionen (3)
- IMP - Institut für Mikrowellen- und Plasmatechnik (1)
- Nowum-Energy (1)
Tierpatenschaften bilden einen notwendigen Bestandteil, um Gelder für den Artenschutz zu akquirieren und sowohl in Tierschutzprojekte als auch in die Erhaltung der Lebensräume zu investieren. Doch um weiterhin Pat:Innen zu gewinnen und die Spendenbereitschaft zu steigern, müssen Patenschaften persönlicher werden. Dafür schafft dieses Projekt eine neue Form der Patenschaft, die in einer vorwiegend digitalen Kampagne beworben wird. Mithilfe von Kooperationen über Instagram gewinnt das Thema an Reichweite. Unter dem Motto "ganz nah dran“ überwindet die Kampagne die physische Distanz zwischen Wildtier und Pat:In durch virtuelle Erlebnisse und schafft somit eine emotionale Verbindung. Dadurch steigt nicht die Spendenbereitschaft für das Patentier an sich, sondern ihm zuliebe eben auch für den Schutz des Lebensraums. Damit öffnet dieses Konzept den Blick für unkonventionelle Lösungen zum Erhalt der Wildtiere in Deutschland.
Upcoming gasoline engines should run with a larger number of fuels beginning from petrol over methanol up to gas by a wide range of compression ratios and a homogeneous charge. In this article, the microwave (MW) spark plug, based on a high-speed frequency hopping system, is introduced as a solution, which can support a nitrogen compression ratio up to 1:39 in a chamber and more. First, an overview of the high-speed frequency hopping MW ignition and operation system as well as the large number of applications are presented. Both gives an understanding of this new base technology for MW plasma generation. Focus of the theoretical part is the explanation of the internal construction of the spark plug, on the achievable of the high voltage generation as well as the high efficiency to hold the plasma. In detail, the development process starting with circuit simulations and ending with the numerical multiphysics field simulations is described. The concept is evaluated with a reference prototype covering the frequency range between 2.40 and 2.48 GHz and working over a large power range from 20 to 200 W. A larger number of different measurements starting by vector hot-S11 measurements and ending by combined working scenarios out of hot temperature, high pressure and charge motion are winding up the article. The limits for the successful pressure tests were given by the pressure chamber. Pressures ranged from 1 to 39 bar and charge motion up to 25 m/s as well as temperatures from 30◦ to 125◦.
Industrial production systems are facing radical change in multiple dimensions. This change is caused by technological developments and the digital transformation of production, as well as the call for political and social change to facilitate a transformation toward sustainability. These changes affect both the capabilities of production systems and companies and the design of higher education and educational programs. Given the high uncertainty in the likelihood of occurrence and the technical, economic, and societal impacts of these concepts, we conducted a technology foresight study, in the form of a real-time Delphi analysis, to derive reliable future scenarios featuring the next generation of manufacturing systems. This chapter presents the capabilities dimension and describes each projection in detail, offering current case study examples and discussing related research, as well as implications for policy makers and firms. Specifically, we discuss the benefits of capturing expert knowledge and making it accessible to newcomers, especially in highly specialized industries. The experts argue that in order to cope with the challenges and circumstances of today’s world, students must already during their education at university learn how to work with AI and other technologies. This means that study programs must change and that universities must adapt their structural aspects to meet the needs of the students.
Carbon nanofiber nonwovens represent a powerful class of materials with prospective application in filtration technology or as electrodes with high surface area in batteries, fuel cells, and supercapacitors. While new precursor-to-carbon conversion processes have been explored to overcome productivity restrictions for carbon fiber tows, alternatives for the two-step thermal conversion of polyacrylonitrile precursors into carbon fiber nonwovens are absent. In this work, we develop a continuous roll-to-roll stabilization process using an atmospheric pressure microwave plasma jet. We explore the influence of various plasma-jet parameters on the morphology of the nonwoven and compare the stabilized nonwoven to thermally stabilized samples using scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, and infrared spectroscopy. We show that stabilization with a non-equilibrium plasma-jet can be twice as productive as the conventional thermal stabilization in a convection furnace, while producing electrodes of comparable electrochemical performance.
Atmospheric pressure plasma-jet treatment of PAN-nonwovens—carbonization of nanofiber electrodes
(2022)
Carbon nanofibers are produced from dielectric polymer precursors such as polyacrylonitrile (PAN). Carbonized nanofiber nonwovens show high surface area and good electrical conductivity, rendering these fiber materials interesting for application as electrodes in batteries, fuel cells, and supercapacitors. However, thermal processing is slow and costly, which is why new processing techniques have been explored for carbon fiber tows. Alternatives for the conversion of PAN-precursors into carbon fiber nonwovens are scarce. Here, we utilize an atmospheric pressure plasma jet to conduct carbonization of stabilized PAN nanofiber nonwovens. We explore the influence of various processing parameters on the conductivity and degree of carbonization of the converted nanofiber material. The precursor fibers are converted by plasma-jet treatment to carbon fiber nonwovens within seconds, by which they develop a rough surface making subsequent surface activation processes obsolete. The resulting carbon nanofiber nonwovens are applied as supercapacitor electrodes and examined by cyclic voltammetry and impedance spectroscopy. Nonwovens that are carbonized within 60 s show capacitances of up to 5 F g⁻¹.
Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system.
For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems.
For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this article, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail.
Concentrating solar power
(2022)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI), Aachen University of Applied Sciences, and B&B-AGEMA GmbH have investigated the potential of low NOx micro-mix (MMX) hydrogen combustion and its application to an industrial gas turbine combustor. Engine demonstration tests of a MMX combustor for the M1A-17 gas turbine with a co-generation system were conducted in the hydrogen-fueled power generation plant in Kobe City, Japan.
This paper presents the results of the commissioning test and the combined heat and power (CHP) supply demonstration. In the commissioning test, grid interconnection, loading tests and load cut-off tests were successfully conducted. All measurement results satisfied the Japanese environmental regulation values. Dust and soot as well as SOx were not detected. The NOx emissions were below 84 ppmv at 15 % O2. The noise level at the site boundary was below 60 dB. The vibration at the site boundary was below 45 dB.
During the combined heat and power supply demonstration, heat and power were supplied to neighboring public facilities with the MMX combustion technology and 100 % hydrogen fuel. The electric power output reached 1800 kW at which the NOx emissions were 72 ppmv at 15 % O2, and 60 %RH. Combustion instabilities were not observed. The gas turbine efficiency was improved by about 1 % compared to a non-premixed type combustor with water injection as NOx reduction method. During a total equivalent operation time of 1040 hours, all combustor parts, the M1A-17 gas turbine as such, and the co-generation system were without any issues.
Der Mensch in seinen Welten – das Konzept des Rautenstrauch Joest Museums verfolgt den Ansatz des Kulturvergleichs und strebt im Zuge dessen die Betonung der Ebenbürtigkeit aller Kulturen an. Die Sammlung unterteilt sich nicht – wie gewohnt – anhand geografischer Gesichtspunkte, sondern behandelt Themen, die Menschen auf der ganzen Welt beschäftigen. Das in dieser Arbeit gestaltete neue Erscheinungsbild greift den veränderten gesellschaftlichen Stellenwert von ethnologischen Museen auf und positioniert das Museum als aktiven Diskussionsteilnehmer im Zuge des Postkolonialismus. Das entwickelte Key-Visual aus eigener Schrift, einheitlicher Rastersystematik und prägnantem Farbkonzept gibt einen Einblick darin, wie Menschen früher probiert haben, ihre Welt zu verstehen und sie zu erschließen.
Wiegand-Modul
(2022)
Ein Wiegand-Modul (110;210;310) umfassend- eine Sensorspule (112;212;312),- einen ersten Wiegand-Draht (116a;216a;316a), der zumindest teilweise innerhalb der Sensorspule (112;212;312) angeordnet ist, und- einen zweiten Wiegand-Draht (116b;216b;316b), der zumindest teilweise innerhalb der Sensorspule (112;212;312) angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Wiegand-Draht (116a;216a;316a) erstreckt, ist bekannt.Um eine effiziente Ausnutzung der durch die Ummagnetisierung der Wiegand-Drähte (116a,116b;216a,216b;316a,316b) in die Sensorspule (112;212;312) induzierten elektrischen Energie zu ermöglichen, sind der erste Wiegand-Draht (116a;216a;316a) und der zweite Wiegand-Draht (116b;216b;316b) bezogen auf eine axiale Richtung der Sensorspule (112;212;312) versetzt zueinander angeordnet.
In einer Welt, definiert durch Grenzziehungen, ist es vor allem für diejenigen schwer, ihren Platz zu finden, die bereits über diese hinauswachsen mussten. Denn Migration bedeutet nicht nur, eine Strecke über eine ländliche Linie hinter sich zu bringen. Oft werden die komplexen emotionalen Facetten dieser permanenten Überquerung vergessen, die über Generationen ihre Spuren hinterlassen. Was bedeutet es, ein Leben ganz von neu aufbauen zu müssen, wenn man bereits eins hinter sich gelassen hat? Wieso verspüren wir Sehnsucht nach einer Heimat, die es so gar nicht geben kann? Und wann haben wir das Gefühl, endlich angekommen zu sein? Über diese und viele weitere Fragen wird in »Mesta« zusammen mit (Post-)Migrant:innen reflektiert, die intensiv ihre Erfahrungen teilen. Ziel der Publikation ist das, was meistens vernachlässigt wird: einfach zuzuhören.
Kouyou : Ort im Raum
(2022)
Selbstliebe, der Moment der Ruhe, sich eine mentale Pause erlauben und von allem bewusst abzuschalten, sind aktuelle Themen unserer Gesellschaft. Die Zeit, in der wir leben, bewegt sich in einer Geschwindigkeit, die alle unsere Sinne überlastet und uns nicht mehr erlaubt, selbst zuzuhören oder volle Momente der Ruhe zu erleben. Thema der Bachelorarbeit ist der Entwurf eines Sitzmöbels, welches inspiriert ist durch die sakralische Architektur. Der Stuhl soll das Gefühl von Umformung und Leichtigkeit vermitteln. Er ist aus Eiche gebaut und unterstützt den Menschen in seiner bewussten Sitzhaltung. Die Eiche ist ein Baum, der für Kraft, Durchhaltevermögen und Gerechtigkeit steht. Es heißt auch, wenn man eine Eiche sieht, sie umarmen soll, da sie heilende Kräfte hat. Hier ist aber die Eiche, die den Menschen symbolisch umarmen soll, wenn man auf ihr sitzt. Und somit spielen Architektur, Möbel und der Mensch eine spielende Rolle, und zwar ist es die menschliche Haltung im Raum.
Master of Procrastination
(2022)
In den letzten Jahren ist das Thema “Prokrastinieren” omnipräsent geworden.
Gegensätzlich dazu versuchen immer mehr Menschen sich zu optimieren.
Ziel dieser Arbeit ergibt sich in der Verbindung dieser paradoxen Vorgänge.
Im Video wird nicht nur der Begriff Prokrastinieren erklärt, sondern auch ein
faktisch basierter Leitfaden zum verbesserten Aufschieben präsentiert. Der Zuschauer
kann sich in humoristisch und ironischer Art mit der Thematik auseinandersetzten,
Ohne sich mit der negativen Konnotation zu beschäftigen.
“Master of Procrastination” eröffnet einen neuen Blickwinkel und informierten
Gleichermaßen zu einer unbeliebten Problematik.
Nach drei Jahren ist der Anblick der beigen Kommode doch etwas langweilig geworden und es steht ein Tapetenwechsel an? Das ist noch lange kein Grund, neue Möbel kaufen zu müssen. Mit dem „BOBBI“-Regal lässt sich das Farbkonzept des Möbelstücks fortlaufend anpassen. Das reduzierte Grundgestell basiert auf einem einfachen Stecksystem und ermöglicht nicht nur einen schnellen, intuitiven Aufbau, sondern auch eine modulare Erweiterung des Regalsystems. Eintönig? Nein Danke! Zeitloses, langlebiges Design muss nicht schlicht und farblos sein! Der Schlüssel liegt in der Individualisierbarkeit. Mithilfe einer einfachen textilen Bespannungstechnik passt der Kunde das Gerüst nach seinen Vorstellungen an. Auf diese Weise kann der Charakter des Möbelstücks nicht nur farblich, sondern auch strukturell regelmäßig verändert werden und trägt zu einer nachhaltigen und achtsamen Raumgestaltung bei.
Die „Orgasmuslücke“ ist ein Begriff aus der Sexualforschung, der die Ungleichheit von Orgasmen zwischen den verschiedenen Geschlechtern und Sexualitäten beschreibt. Sie beruht dabei vor allem auf das problematische Verständnis von Sex, das durch verschiedene kulturelle Einflüsse vermittelt wird. Um über diese Einflüsse aufzuklären, wurde das Format „fuckfulness“ konzipiert. Mithilfe von animierten Videos und darauf aufbauendem Social-Media-Content befasst sich „fuckfulness“ ausführlich mit allen Hintergründen der Orgasmuslücke und gestaltet sexuelle Aufklärung neu. Durch junge und moderne Kommunikation wird das Projekt auch für eine jüngere Zielgruppe unterhaltsam. Ziel ist ein neues Verständnis von Sex, in dem die Bedürfnisse der Frau gleichberechtigt neben denen des Mannes stehen und entsprechende Beachtung finden. So soll die Orgasmuslücke schmaler werden, damit die Gleichstellung endlich auch in den eigenen vier Wänden gelebt werden kann.
With proven impact of statistical fracture analysis on fracture classifications, it is desirable to minimize the manual work and to maximize repeatability of this approach. We address this with an algorithm that reduces the manual effort to segmentation, fragment identification and reduction. The fracture edge detection and heat map generation are performed automatically. With the same input, the algorithm always delivers the same output. The tool transforms one intact template consecutively onto each fractured specimen by linear least square optimization, detects the fragment edges in the template and then superimposes them to generate a fracture probability heat map.
We hypothesized that the algorithm runs faster than the manual evaluation and with low (< 5 mm) deviation. We tested the hypothesis in 10 fractured proximal humeri and found that it performs with good accuracy (2.5 mm ± 2.4 mm averaged Euclidean distance) and speed (23 times faster). When applied to a distal humerus, a tibia plateau, and a scaphoid fracture, the run times were low (1–2 min), and the detected edges correct by visual judgement. In the geometrically complex acetabulum, at a run time of 78 min some outliers were considered acceptable. An automatically generated fracture probability heat map based on 50 proximal humerus fractures matches the areas of high risk of fracture reported in medical literature.
Such automation of the fracture analysis method is advantageous and could be extended to reduce the manual effort even further.
Vom Airbag zum Rucksack mit Upcycling : Kampagne zur Steigerung der Bekanntheit der Marke Airpaq
(2022)
In der Automobilindustrie entsteht ein enormes Ausmaß an Abfall. Genau an dieser Stelle greift das Kölner Start-up Airpaq ein, das nachhaltige Rucksäcke und Accessoires aus Autoschrott unter fairen Arbeitsbedingungen in der EU herstellt. Das Ziel der Kampagne ist es, die Markenbekanntheit zu steigern und eine tiefergreifende und lang anhaltende Verbindung zur jungen Zielgruppe aufzubauen. Genau so, wie Airpaq den Taschen-Markt revolutioniert, stellt auch die junge Zielgruppe immer wieder Altbewährtes infrage. Mit der „HOLYSCRAP“-Bewegung ruft die Kampagne Upcycling-Abenteuer ins Leben. Die Kampagne ermutigt dazu, Teil der Upcycling-Community zu werden, um immer wieder neu und anders "schrottastische" Erlebnisse zu entdecken. So soll eingeladen werden, nicht nur beim Griff zur Tasche mal etwas Neues auszuprobieren, sondern auch bei allen gemeinsamen Aktivitäten, die man mit Airpaq erlebt.
Digitalisierung macht’s möglich: mittlerweile beziehen sich Designer:innen in ihrer Konzeptentwicklung immer häufiger auf Referenzdesigns. Sie picken sich die Eigenschaften aus ihnen heraus, von denen sie sich die größte Marktfähigkeit versprechen, und basteln sie zu einem neuen Produkt zusammen. Voilà.
Doch wie unkonventionell kann Design noch sein? Wie viel Luft bleibt der Kreativität unter dem immer enger geschnürten Korsett der Marktfähigkeit?
Alexej Kaspor eröffnet die Diskussion mit einem provokanten Projekt, das einen kritischen Blick in die Zukunft des Industriedesigns wirft.
Dazu fasst er gängige Designprogramme in einer Software zusammen und verbindet sie mit einer künstlichen Intelligenz, die die aktuelle Entwicklung digital rationalisieren und auf die Spitze treiben soll.
Diese führt Meta-Analysen über das Nutzungsverhalten durch und prüft damit Frameworks von Referenzdesigns auf ihre Vermarktbarkeit. Aus diesen entwickelt sie dann Gestaltungsvorschläge, ohne beim Seiltanz zwischen Trendhörigkeit und Scheinindividualismus aus dem Gleichgewicht zu kommen. Innerhalb von Sekunden werden den Designer:innen perfekte Vorschläge übers Metaverse simuliert. Auf dem Silbertablett serviert, übersichtlich und gefährlich einfach. Bereit, kombiniert und in Produktion gebracht zu werden.
Auch mit dem Tracking der KI kann niemand mithalten: um immer am Puls der Zeit zu bleiben, benachrichtigt sie die Designer:innen in Echtzeit über die neuesten Innovationen und Trends.
Ressourcenraubendes Herumprobieren in CAD-Programmen gehört also der Vergangenheit an. Das Programm schafft Abhilfe, und verspricht dabei auch noch die höchste Effizienz, konkret: garantiertes Kapital.
Schlagende Argumente, die die Schwächen der Konsumgesellschaft und Kommerzialisierung gezielt ausgenutzen. Es entsteht die perfekte Marketingmaßnahme, ein genialer Treiber für den Turbokapitalismus. Kram, den niemand braucht und zynische Statussymbole inklusive.
Der Stolz der geltungsbedürftigen Designer:innen wird dabei selbstverständlich nicht untergraben. Sie sollen mitziehen. Mit zahlreichen Notches wird der Erfolg und die Konkurrenzfähigkeit des Produkts prognostiziert und ihnen Honig ums Maul geschmiert.
Die beklemmende Vorahnung wird sich bestätigen. Schritt für Schritt enteignet die KI den Designer:innen ihre Kreativität, bis sie nicht mehr sind als die Kurator:innen berechenbarer Produktkonzepte. Der Spätkapitalismus hat sie in der Mangel.
Versprochen: diese Arbeit lässt niemanden kalt.
Sleep spindles are neurophysiological phenomena that appear to be linked to memory formation and other functions of the central nervous system, and that can be observed in electroencephalographic recordings (EEG) during sleep. Manually identified spindle annotations in EEG recordings suffer from substantial intra- and inter-rater variability, even if raters have been highly trained, which reduces the reliability of spindle measures as a research and diagnostic tool. The Massive Online Data Annotation (MODA) project has recently addressed this problem by forming a consensus from multiple such rating experts, thus providing a corpus of spindle annotations of enhanced quality. Based on this dataset, we present a U-Net-type deep neural network model to automatically detect sleep spindles. Our model’s performance exceeds that of the state-of-the-art detector and of most experts in the MODA dataset. We observed improved detection accuracy in subjects of all ages, including older individuals whose spindles are particularly challenging to detect reliably. Our results underline the potential of automated methods to do repetitive cumbersome tasks with super-human performance.
Bei Schienenfahrzeugen, die mit dem Zugsicherungssystem ETCS betrieben sind, wird die Odometrie durch eine diskrete Ortung mittels physischen Balisen zurückgesetzt.
Diese Arbeit befasst sich mit der Innovation von virtuellen Balisen. Virtuelle Balisen, können eingesetzt werden, um physische, im Gleisbett montierte Balisen zu ersetzen. Durch den Einsatz von virtuellen Balisen soll der Infrastrukturausbau von ETCS vorangetrieben werden, indem sie als virtuelle Komponente auf Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung beantwortet, ob eine bordautonome Zugortung mittels virtuellen Balisen in einem ausgewählten Szenario mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist? Das Szenario besteht aus einem Schienenfahrzeug, welches mit dem Zugsicherungssystem ETCS Level 2 auf einer eingleisigen Nebenstrecke betreiben wird. Hierzu werden zunächst die Grundlagen von ETCS und der satellitenbasierten Ortung erläutert. Des Weiteren werden die Grundlagen des CSM Prozesses und der expliziten Risikoabschätzung eingeführt.
Aufbauend auf diesen Grundlagen wird der CSM Prozess angewandt und dabei eine Systemdefinition mit den Schnittstellen des Systems zur Umwelt erstellt. Mit der Hazop-Methode werden die Gefährdungen der Schnittstellen erfasst und beurteilt. Die sicherheitsrelevanten Gefährdungen werden in einer FMEA bewertet. In der folgenden Diskussion werden sicherheitsrelevante Gefährdungen nochmals betrachtet.
Das Ergebnis der Arbeit ist, dass im ausgewählten Szenario, unter der Verwendung der CSM-Prozesse und der industriell anerkannten Methoden Hazop und FMEA, die Integration der Board-autonomen-Ortung mit einem akzeptablen Risiko verbunden ist.