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Environmental emissions, global warming, and energy-related concerns have accelerated the advancements in conventional vehicles that primarily use internal combustion engines. Among the existing technologies, hydrogen fuel cell electric vehicles and fuel cell hybrid electric vehicles may have minimal contributions to greenhouse gas emissions and thus are the prime choices for environmental concerns. However, energy management in fuel cell electric vehicles and fuel cell hybrid electric vehicles is a major challenge. Appropriate control strategies should be used for effective energy management in these vehicles. On the other hand, there has been significant progress in artificial intelligence, machine learning, and designing data-driven intelligent controllers. These techniques have found much attention within the community, and state-of-the-art energy management technologies have been developed based on them. This manuscript reviews the application of machine learning and intelligent controllers for prediction, control, energy management, and vehicle to everything (V2X) in hydrogen fuel cell vehicles. The effectiveness of data-driven control and optimization systems are investigated to evolve, classify, and compare, and future trends and directions for sustainability are discussed.
Unsere Welt funktioniert seit jeher völlig rechtsorientiert. Rechtshändigkeit stellt die Norm dar, während Linkshändigkeit eine Besonderheit ist – ein Phänomen, oder gar eine Kuriosität, welche im Laufe der Menschheitsgeschichte bei Weitem nicht so akzeptiert wurde wie in der Gegenwart. Das Buch „Auf links gedreht“ thematisiert die Wahrnehmung der linken Seite in der Vergangenheit und sensibilisiert für die Probleme von Linkshänder:innen in der heutigen Zeit. Ein Buch, fernab der Norm, mit einer Gestaltung ausgelegt auf die Linkshändigkeit. Es führt Rechtshänder:innen die Problematik vor Augen. So wird sich nicht nur inhaltlich für eine händigkeitsneutrale Gestaltung eingesetzt. Ein Buch über die linke Hand, gestaltet für die linke Hand.
Die Auswahl der passenden Geschäftsprozesse für eine Automatisierung mittels Robotic Process Automation (RPA) ist für den Erfolg von RPA-Projekten entscheidend. Das vorliegende Kapitel liefert dafür Selektionskriterien, die aus einer qualitativen Studie mit elf interviewten RPA-Experten aus dem Versicherungsumfeld resultieren. Das Ergebnis umfasst eine gewichtete Liste von sieben Dimensionen und 51 Prozesskriterien, welche die Automatisierung mit Softwarerobotern begünstigen beziehungsweise deren Nichterfüllung eine Umsetzung erschweren oder sogar verhindern. Die drei wichtigsten Kriterien zur Auswahl von Geschäftsprozessen für die Automatisierung mittels RPA umfassen die Entlastung der an dem Prozess mitwirkenden Mitarbeiter (Arbeitnehmerentlastung), die Ausführbarkeit des Prozesses mittels Regeln (Regelbasierte Prozessteuerung) sowie ein positiver Kosten-Nutzen-Vergleich. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wird ein Vergleich mit den bereits bekannten Selektionskriterien aus der Literatur erstellt und diskutiert. Praktiker können die Ergebnisse verwenden, um eine systematische Auswahl von RPA-relevanten Prozessen vorzunehmen. Aus wissenschaftlicher Perspektive stellen die Ergebnisse eine Grundlage zur Erklärung des Erfolgs und Misserfolgs von RPA-Projekten dar.
The eVTOL industry is a rapidly growing mass market expected to start in 2024. eVTOL compete, caused by their predicted missions, with ground-based transportation modes, including mainly passenger cars. Therefore, the automotive and classical aircraft design process is reviewed and compared to highlight advantages for eVTOL development. A special focus is on ergonomic comfort and safety. The need for further investigation of eVTOL’s crashworthiness is outlined by, first, specifying the relevance of passive safety via accident statistics and customer perception analysis; second, comparing the current state of regulation and certification; and third, discussing the advantages of integral safety and applying the automotive safety approach for eVTOL development. Integral safety links active and passive safety, while the automotive safety approach means implementing standardized mandatory full-vehicle crash tests for future eVTOL. Subsequently, possible crash impact conditions are analyzed, and three full-vehicle crash load cases are presented.
Bachelorzeit
(2023)
Die Bachelorarbeit behandelt die Konzeption und Produktion der Sendung "Bachelorzeit". Ziel ist es, eine innovative Plattform für junge Zuschauer:innen zu schaffen und Einblicke in das Leben und die Themen der Stadt Aachen zu geben. Die Arbeit umfasst den gesamten Produktionsprozess inklusive der Einbindung der Zuschauer:innen und der visuellen Gestaltung. Die erfolgreiche Umsetzung ermöglicht eine ansprechende und nahbare Atmosphäre für ein jüngeres Publikum.
In this work, the effects of carbon sources and culture media on the production and structural properties of bacterial cellulose (BC) synthesized by Medusomyces gisevii have been studied. The culture medium was composed of different initial concentrations of glucose or sucrose dissolved in 0.4% extract of plain green tea. Parameters of the culture media (titratable acidity, substrate conversion degree etc.) were monitored daily for 20 days of cultivation. The BC pellicles produced on different carbon sources were characterized in terms of biomass yield, crystallinity and morphology by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), atomic force microscopy and X-ray diffraction. Our results showed that Medusomyces gisevii had higher BC yields in media with sugar concentrations close to 10 g L−1 after a 18–20 days incubation period. Glucose in general lead to a higher BC yield (173 g L−1) compared to sucrose (163.5 g L−1). The BC crystallinity degree and surface roughness were higher in the samples synthetized from sucrose. Obtained FE-SEM micrographs show that the BC pellicles synthesized in the sucrose media contained densely packed tangles of cellulose fibrils whereas the BC produced in the glucose media displayed rather linear geometry of the BC fibrils without noticeable aggregates.
"Das Editorial greift die Thematik der aktuellen Klimakrise auf und beleuchtet diese im Bereich des nachhaltigen Bauens. Denn durch das stetige Wachstum der menschlichen Bevölkerung in Kombination mit dem Anstieg des Pro-Kopf-Verbrauchs werden globale Ressourcen immer stärker belastet. Ziel der Arbeit ist es, die aktuelle Situation des Klimawandels aus einer Perspektive zu betrachten, der sich die meisten nicht bewusst sind. Denn besonders das Bauwesen trägt einen erheblichen Anteil zum Klimawandel bei. In der Publikation werden Texte zum Thema Klimawandel und nachhaltiges Bauen behandelt sowie fotografische Anwendungsbeispiele im Bereich der Bambus-Architektur gezeigt. Das Projekt präsentiert Lösungsansätze, wie herkömmliche Rohstoffe durch verarbeiteten Bambus ergänzt bzw. ersetzt werden können. Dadurch kann ein entscheidender Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels geleistet werden. Bambus bietet dahingehend viele Möglichkeiten. Bei richtiger Verarbeitung vereint er viele der geforderten Ansprüche nachhaltigen Bauens. Der Rohstoff ist stark und flexibel zugleich. Er bindet Kohlenstoff, reinigt kontaminierte Böden, beugt Erosionen vor und weist eine nahezu negative CO2-Bilanz auf. Wie kann es gelingen, diesen Rohstoff in westlichen Ländern als Baumaterial zu integrieren?"
Barrierefreies Klettern : ein System zur Inklusion sehbehinderter Menschen in den Klettersport
(2023)
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Systems, das es Menschen mit starker Sehbehinderung ermöglicht, Klettersport als ein Training für ihren Körper und ihren Orientierungssinn nutzen zu können. Inklusion ist als gesellschaftliches Thema in den letzten Jahren stark in den Fokus gerückt. Dennoch ist es für Menschen mit Behinderung oft schwer, sozialen Anschluss zu finden. Dies wird zusätzlich durch das mangelnde Angebot an inklusiven Freizeitaktivitäten erschwert. Apollon ermöglicht Menschen mit starker Sehbehinderung die Orientierung während des Kletterns, indem es einerseits Informationen vermittelt, die normalerweise nur visuell wahrgenommen werden können und andererseits dabei hilft, sich besser an bereits gekletterte Routen zu erinnern. Das System setzt sich aus 3 Komponenten zusammen. Die Tritthilfen helfen der blinden Person dabei, auch kleine Tritte zu finden. Die taktilen Wegmarken stellen eine Art Checkpoint dar und helfen der blinden Person dabei, die Route in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Gleichzeitig weisen sie darauf hin, welches Feature die kletternde Person erwartet. Die taktile Karte ist modular aufgebaut und setzt sich aus einer Legende und den Repräsentanten der Wegmarken einer Route zusammen. Analog zu dem Betrachten der Route ist die blinde Person so vor dem Klettern in der Lage, Informationen über die Route zu erfahren.
Durch das WEMoG (Gesetz v. 16.10.2020, BGBl. I 2187) hat der Gesetzgeber die Regelung des § 20 WEG eingeführt. Demnach ist auch für bauliche Veränderungen an Räumen und Flächen, die einem Sondernutzungsrecht unterliegen, die Zustimmung der Gemeinschaft notwendig. Der BGH hat nun mit Urt. v. 17.3.2023 –V ZR 140/22, MDR 2023, 619 deutlich gemacht, dass bei Fehlen eines entsprechenden Beschlusses, die bauliche Veränderung durch einen einzelnen Wohnungseigentümer nicht vorgenommen werden darf, sondern eine rechtswidrige Eigentumsbeeinträchtigung darstellt. Der folgende Beitrag nimmt die Entscheidung zum Anlass, um die neue Rechtslage durch § 20 WEG eingehend zu erläutern. Gleichzeitig werden die Folgen der aktuellen Entscheidung näher dargestellt.
Academia ist eine berufsbegleitende Bildungsplattform für Designer:innen. Die Mission der Plattform ist es, Designer:innen während ihres kreativen Ausbildungsweges und auch lange nach ihrem Berufseinstieg zu begleiten und zu unterstützen. Durch Videokurse, Online-Lehrveranstaltungen, etwa Gruppenseminare, Design Talks und Challenges sollen Nutzer:innen passend auf ihre Interessen und ihrem Niveau entsprechend gefördert werden. Academias Fokus liegt auf eine nachhaltige Weiterentwicklung der Fähigkeiten und der fachlichen Expertise.
Obstacle avoidance is critical for unmanned aerial vehicles (UAVs) operating autonomously. Obstacle avoidance algorithms either rely on global environment data or local sensor data. Local path planners react to unforeseen objects and plan purely on local sensor information. Similarly, animals need to find feasible paths based on local information about their surroundings. Therefore, their behavior is a valuable source of inspiration for path planning. Bumblebees tend to fly vertically over far-away obstacles and horizontally around close ones, implying two zones for different flight strategies depending on the distance to obstacles. This work enhances the local path planner 3DVFH* with this bio-inspired strategy. The algorithm alters the goal-driven function of the 3DVFH* to climb-preferring if obstacles are far away. Prior experiments with bumblebees led to two definitions of flight zone limits depending on the distance to obstacles, leading to two algorithm variants. Both variants reduce the probability of not reaching the goal of a 3DVFH* implementation in Matlab/Simulink. The best variant, 3DVFH*b-b, reduces this probability from 70.7 to 18.6% in city-like worlds using a strong vertical evasion strategy. Energy consumption is higher, and flight paths are longer compared to the algorithm version with pronounced horizontal evasion tendency. A parameter study analyzes the effect of different weighting factors in the cost function. The best parameter combination shows a failure probability of 6.9% in city-like worlds and reduces energy consumption by 28%. Our findings demonstrate the potential of bio-inspired approaches for improving the performance of local path planning algorithms for UAV.
Subtilisins from microbial sources, especially from the Bacillaceae family, are of particular interest for biotechnological applications and serve the currently growing enzyme market as efficient and novel biocatalysts. Biotechnological applications include use in detergents, cosmetics, leather processing, wastewater treatment and pharmaceuticals. To identify a possible candidate for the enzyme market, here we cloned the gene of the subtilisin SPFA from Fictibacillus arsenicus DSM 15822ᵀ (obtained through a data mining-based search) and expressed it in Bacillus subtilis DB104. After production and purification, the protease showed a molecular mass of 27.57 kDa and a pI of 5.8. SPFA displayed hydrolytic activity at a temperature optimum of 80 °C and a very broad pH optimum between 8.5 and 11.5, with high activity up to pH 12.5. SPFA displayed no NaCl dependence but a high NaCl tolerance, with decreasing activity up to concentrations of 5 m NaCl. The stability enhanced with increasing NaCl concentration. Based on its substrate preference for 10 synthetic peptide 4-nitroanilide substrates with three or four amino acids and its phylogenetic classification, SPFA can be assigned to the subgroup of true subtilisins. Moreover, SPFA exhibited high tolerance to 5% (w/v) SDS and 5% H₂O₂ (v/v). The biochemical properties of SPFA, especially its tolerance of remarkably high pH, SDS and H₂O₂, suggest it has potential for biotechnological applications.
Blind Shopping
(2023)
Das Einkaufen in Einkaufszentren oder Ladenstraßen ist für Menschen ohne Sehbehinderung eine selbstverständliche Tätigkeit. Für Menschen mit Sehbehinderung gibt es bis heute keine Möglichkeit, sich ohne Hilfe von Familienmitgliedern, Freund:innen oder Pflegepersonal in einem Einkaufszentrum zurechtzufinden. Genau dieses Problem löst "NAVON.". Er ist ein intelligenter und smarter Blindenstock, welcher durch Ultraschalldistanzsensoren frühzeitig Hindernisse erkennt und die Möglichkeit bietet, den Betroffenen durch das Einkaufszentrum zu lotsen. Die Logik des Systems liegt innerhalb des Handgriffs, welcher die wichtigsten Einstellungen bzgl. Sprache und haptischer Bedienelemente steuert. Ebenfalls gibt er dem Betroffenen auch ein haptisches Feedback, um Hindernisse frühzeitig umgehen zu können. "NAVON." ist ein wichtiger Ansatz für eine neue Kategorie von Produkten und Blindenstöcken. Darüber hinaus birgt das Konzept auch weitere Potenziale für öffentliche Gebäude (Ämter, Krankenhäuser, etc..).
Eines haben wir alle gemeinsam – Eine Familie. Die Bachelorarbeit „bond(ed)“ ist ein Projekt zum Kontaktabbruch in Familien. Familiäre Kontaktabbrüche sind heute keine Seltenheit mehr. Jede:r kennt jemanden, der davon betroffen ist, und doch wird nur selten darüber gesprochen. Schamgefühl, Angst und das Gefühl von Versagen spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Doch wie kann es so weit kommen? Neun Personen haben sich bereit erklärt, ihre sehr persönlichen und emotionalen Geschichten zu teilen. Im Zuge dessen sind Fotos im jeweiligen Zuhause und in Interviewform niedergeschriebene Gespräche entstanden, welche unabhängig voneinander in zwei Büchern zu betrachten sind. Das Projekt „bond(ed)“ soll familiären Kontaktabbrüchen eine Plattform bieten und mit einem Tabuthema brechen. Es soll mit Vorurteilen aufräumen und ein Gefühl von Zusammengehörigkeit bei den Betroffenen wecken.
Boys will be boys
(2023)
"boys will be boys" erkundet bestehende Meinungen zum Thema Männlichkeit und versucht Alternativen zu finden: Wege, die Männlichkeit gehen und Richtungen, in die sich Männlichkeit verändern kann. Auf 236 Seiten wird das Thema von so vielen Seiten wie irgendwie möglich beleuchtet. Es gibt sowohl sehr persönliche, subjektive Beschäftigung mit dem Thema als auch eine objektive, wissenschaftliche Herangehensweise. Das Buch ist vor allem mit typografischen Elementen gestaltet worden, wobei in Inhalt und Typografie viel Wert auf Niedrigschwelligkeit gelegt wurde. Außen ist ein partieller Relieflack aufgetragen worden, innen hat das Buch bedrucktes Vorsatzpapier. Ziel des Projektes war es, Männlichkeit und die verschiedenen Meinungen dazu möglichst verständlich wiedergeben zu können, um so einen Dialog zum Thema anzuregen.
The first and last mile of a railway journey, in both freight and transit applications, constitutes a high effort and is either non-productive (e.g. in the case of depot operations) or highly inefficient (e.g. in industrial railways). These parts are typically managed on-sight, i.e. with no signalling and train protection systems ensuring the freedom of movement. This is possible due to the rather short braking distances of individual vehicles and shunting consists. The present article analyses the braking behaviour of such shunting units. For this purpose, a dedicated model is developed. It is calibrated on published results of brake tests and validated against a high-definition model for low-speed applications. Based on this model, multiple simulations are executed to obtain a Monte Carlo simulation of the resulting braking distances. Based on the distribution properties and established safety levels, the risk of exceeding certain braking distances is evaluated and maximum braking distances are derived. Together with certain parameters of the system, these can serve in the design and safety assessment of driver assistance systems and automation of these processes.
Breathe
(2023)
Ein nachhaltiges, autonomes Fahrzeug, das in einer extrem schnellen und hektischen Welt, geprägt durch Digitalisierung und Urbanisierung, einen Moment der Ruhe bieten soll; eine Pause von der ständigen Flut von Eindrücken und Informationen. Ein immersives Design, das meditative und kreative Prozesse unterstützt und Mensch-Mensch sowie Mensch-Natur Begegnungen fördert.
In Folge der Globalisierung und der Zuwanderung von verschiedensten ethnischen Gruppen und deren Kulturen entstehen in Deutschland immer mehr sogenannte Transkulturen. Um diesen mehr Aufmerksamkeit zu schenken und zur Verständigung verschiedenster Gruppen beizutragen, wurde das Konzept dieser Bachelorarbeit: „BRIDGE: Ein Magazin über Transkulturen in Deutschland" entwickelt, welches sich mit den Schnittstellen der Deutschen und anderen Kulturen auseinandersetzt. Diese Transkulturen sollen jeweils repräsentativ und aufklärend dargestellt werden. Jede Ausgabe wird eine dieser Transkulturen porträtieren und zeigen, wie diese in Deutschland besteht. Für die erste Ausgabe, welche im Rahmen der Bachelorarbeit ausgearbeitet wurde, fiel die Entscheidung auf die Deutsch-Habesha-Kultur, die eine Völkergruppe aus Äthiopien und Eritrea darstellt.
This study evaluates neuromechanical control and muscle-tendon interaction during energy storage and dissipation tasks in hypergravity. During parabolic flights, while 17 subjects performed drop jumps (DJs) and drop landings (DLs), electromyography (EMG) of the lower limb muscles was combined with in vivo fascicle dynamics of the gastrocnemius medialis, two-dimensional (2D) kinematics, and kinetics to measure and analyze changes in energy management. Comparisons were made between movement modalities executed in hypergravity (1.8 G) and gravity on ground (1 G). In 1.8 G, ankle dorsiflexion, knee joint flexion, and vertical center of mass (COM) displacement are lower in DJs than in DLs; within each movement modality, joint flexion amplitudes and COM displacement demonstrate higher values in 1.8 G than in 1 G. Concomitantly, negative peak ankle joint power, vertical ground reaction forces, and leg stiffness are similar between both movement modalities (1.8 G). In DJs, EMG activity in 1.8 G is lower during the COM deceleration phase than in 1 G, thus impairing quasi-isometric fascicle behavior. In DLs, EMG activity before and during the COM deceleration phase is higher, and fascicles are stretched less in 1.8 G than in 1 G. Compared with the situation in 1 G, highly task-specific neuromuscular activity is diminished in 1.8 G, resulting in fascicle lengthening in both movement modalities. Specifically, in DJs, a high magnitude of neuromuscular activity is impaired, resulting in altered energy storage. In contrast, in DLs, linear stiffening of the system due to higher neuromuscular activity combined with lower fascicle stretch enhances the buffering function of the tendon, and thus the capacity to safely dissipate energy.
Background
Aminoacylases are highly promising enzymes for the green synthesis of acyl-amino acids, potentially replacing the environmentally harmful Schotten-Baumann reaction. Long-chain acyl-amino acids can serve as strong surfactants and emulsifiers, with application in cosmetic industries. Heterologous expression of these enzymes, however, is often hampered, limiting their use in industrial processes.
Results
We identified a novel mycobacterial aminoacylase gene from Mycolicibacterium smegmatis MKD 8, cloned and expressed it in Escherichia coli and Vibrio natriegens using the T7 overexpression system. The recombinant enzyme was prone to aggregate as inclusion bodies, and while V. natriegens Vmax™ could produce soluble aminoacylase upon induction with isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG), E. coli BL21 (DE3) needed autoinduction with lactose to produce soluble recombinant protein. We successfully conducted a chaperone co-expression study in both organisms to further enhance aminoacylase production and found that overexpression of chaperones GroEL/S enhanced aminoacylase activity in the cell-free extract 1.8-fold in V. natriegens and E. coli. Eventually, E. coli ArcticExpress™ (DE3), which co-expresses cold-adapted chaperonins Cpn60/10 from Oleispira antarctica, cultivated at 12 °C, rendered the most suitable expression system for this aminoacylase and exhibited twice the aminoacylase activity in the cell-free extract compared to E. coli BL21 (DE3) with GroEL/S co-expression at 20 °C. The purified aminoacylase was characterized based on hydrolytic activities, being most stable and active at pH 7.0, with a maximum activity at 70 °C, and stability at 40 °C and pH 7.0 for 5 days. The aminoacylase strongly prefers short-chain acyl-amino acids with smaller, hydrophobic amino acid residues. Several long-chain amino acids were fairly accepted in hydrolysis as well, especially N-lauroyl-L-methionine. To initially evaluate the relevance of this aminoacylase for the synthesis of N-acyl-amino acids, we demonstrated that lauroyl-methionine can be synthesized from lauric acid and methionine in an aqueous system.
Conclusion
Our results suggest that the recombinant enzyme is well suited for synthesis reactions and will thus be further investigated.