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The emerging environmental issues due to the use of fossil resources are encouraging the exploration of new renewable resources. Biomasses are attracting more interest due to the low environmental impacts, low costs, and high availability on earth. In this scenario, green biorefineries are a promising platform in which green biomasses are used as feedstock. Grasses are mainly composed of cellulose and hemicellulose, and lignin is available in a small amount. In this work, a perennial ryegrass was used as feedstock to develop a green bio-refinery platform. Firstly, the grass was mechanically pretreated, thus obtaining a press juice and a press cake fraction. The press juice has high nutritional values and can be employed as part of fermentation media. The press cake can be employed as a substrate either in enzymatic hydrolysis or in solid-state fermentation. The overall aim of this work was to demonstrate different applications of both the liquid and the solid fractions. For this purpose, the filamentous fungus A. niger and the yeast Y. lipolythica were selected for their ability to produce citric acid. Finally, the possibility was assessed to use the press juice as part of fermentation media to cultivate S. cerevisiae and lactic acid bacteria for ethanol and lactic acid fermentation.
Gamification applications are on the rise in the manufacturing sector to customize working scenarios, offer user-specific feedback, and provide personalized learning offerings. Commonly, different sensors are integrated into work environments to track workers’ actions. Game elements are selected according to the work task and users’ preferences. However, implementing gamified workplaces remains challenging as different data sources must be established, evaluated, and connected. Developers often require information from several areas of the companies to offer meaningful gamification strategies for their employees. Moreover, work environments and the associated support systems are usually not flexible enough to adapt to personal needs. Digital twins are one primary possibility to create a uniform data approach that can provide semantic information to gamification applications. Frequently, several digital twins have to interact with each other to provide information about the workplace, the manufacturing process, and the knowledge of the employees. This research aims to create an overview of existing digital twin approaches for digital support systems and presents a concept to use digital twins for gamified support and training systems. The concept is based upon the Reference Architecture Industry 4.0 (RAMI 4.0) and includes information about the whole life cycle of the assets. It is applied to an existing gamified training system and evaluated in the Industry 4.0 model factory by an example of a handle mounting.
Der Themenkomplex urbane Mobilität ist getrieben durch den Verkehrsinfarkt in Ballungszentren, durch Luftverschmutzung und Lärm, sowie den Trend zum Leben in der Stadt in den städteplanerischen Fokus gerückt. Emissionsneutrale Antriebskonzepte in der Luftfahrt führen zu Ansätzen Fluggeräte einzusetzen, die batteriegetrieben vertikal aufsteigen und landen können. Flugphysikalisch und energetisch ist diese Technik nur dann sinnvoll, wenn es zwingende Gründe gibt (z.B. Rettungseinsätze), daher wird der flugphysikalische Hintergrund prinzipiell erläutert. Es werden einige aktuelle Lufttransportkonzepte für eine urbane Personenbeförderung vorgestellt. Sollte es verstärkt zu Lufttransport über Städten kommen, müssen betroffene Lufträume geordnet und überwacht werden. Wie kompatibel Lufttransportsysteme mit den heute bereits relevanten urbanen Beförderungsmitteln sein müssen, wird kritisch diskutiert. Abschließend werden die Aspekte Akzeptanz durch die Kunden und Wirtschaftlichkeit ebenso angerissen, wie die hochproblematische Rohstoffgewinnung, die Entsorgung und das Recycling von Batterien.
Unsteady shallow meandering flows in rectangular reservoirs: a modal analysis of URANS modelling
(2022)
Shallow flows are common in natural and human-made environments. Even for simple rectangular shallow reservoirs, recent laboratory experiments show that the developing flow fields are particularly complex, involving large-scale turbulent structures. For specific combinations of reservoir size and hydraulic conditions, a meandering jet can be observed. While some aspects of this pseudo-2D flow pattern can be reproduced using a 2D numerical model, new 3D simulations, based on the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, show consistent advantages as presented herein. A Proper Orthogonal Decomposition was used to characterize the four most energetic modes of the meandering jet at the free surface level, allowing comparison against experimental data and 2D (depth-averaged) numerical results. Three different isotropic eddy viscosity models (RNG k-ε, k-ε, k-ω) were tested. The 3D models accurately predicted the frequency of the modes, whereas the amplitudes of the modes and associated energy were damped for the friction-dominant cases and augmented for non-frictional ones. The performance of the three turbulence models remained essentially similar, with slightly better predictions by RNG k-ε model in the case with the highest Reynolds number. Finally, the Q-criterion was used to identify vortices and study their dynamics, assisting on the identification of the differences between: i) the three-dimensional phenomenon (here reproduced), ii) its two-dimensional footprint in the free surface (experimental observations) and iii) the depth-averaged case (represented by 2D models).
Kleidung umgibt den menschlichen Körper seit etwa 75.000 Jahren. Seitdem dient sie dabei längst mehr nur als Schutz, sondern ist zu einem wichtigen Kommunikationsmittel geworden. Vor allem Identität spielte schon immer eine wichtige Rolle in ihrer Funktion. Im 15. Jahrhundert entstand die erste Uniform, die durch identische Kleidung Zusammengehörigkeit vermitteln sollte. Dieses Konzept findet heute in der Corporate Fashion, Berufskleidung und zivilen Kontexten Verwendung und vermittelt nebenher Visionen und Philosophien der Corporate Identities. In dieser Arbeit wurde eine tiefgehende Recherche über die Geschichte, Funktion und Wirkung von Uniformen betrieben und Kategorien untersucht, in die sich diese einteilen lassen. Anschließend wurden die Ergebnisse in einem ausgewählten Layout als Buch zusammengefasst und mit Portraits uniformtragender Menschen unterstützt. Abschließend folgt ein Leitfaden, der eine gezielte Gestaltung von Uniformen ermöglicht.
Architecture is a university subject with educational roots in both the technical university and art/specialized architecture schools, yet it lacks a strong research orientation and is focused on professional expertise. This chapter explores the particular role of research within architectural education in general by discussing two different cases for the implementation of undergraduate research in architecture: during the late 1990s and early 2000s at the University of Sheffield, UK, and during the 2010s at RWTH Aachen University, Germany. These examples illustrate the asynchronous beginnings of similar developments, and also contextualize differences in disciplinary habitus and pedagogical approaches between Sheffield, where research impulses stemmed from within the Architectural Humanities, and Aachen with its strong tradition as a technical university.
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.
trust me
(2022)
"trust me" ist eine schwarz-weiß Fotoserie, präsentiert als Diashow mit unterlegtem Soundtrack. Es geht um das Vertrauen zwischen Model, Fotografin und Betrachter:innen. Die Darsteller sind ausschließlich homosexuelle Männer und begeben sich in intime Situationen und Posen. Die Fotos sind überwiegend Aktaufnahmen und nehmen eine pornografische Richtung an. Die Fragestellung zu Beginn war, wie weit vertrauen die unerfahrenen Models der Fotografin und was sind diese bereit, von sich zu zeigen. Die offene Kommunikation über die Richtung des Projekts war die essenzielle Basis für die Fotoshootings. Während des Fotografierens lag der Fokus auf möglichst verschiedenen Blickwinkeln, Kulissen, Ausleuchtungen und Motiven. Zusätzlich war der sensible Umgang mit den Männern eine Vertrauensprobe."trust me" lässt auf diversen Ebenen tief blicken und zeigt, wie loslassen aussieht.
Die Institution Hochschule hat das Potenzial, über transformatives Forschen und Lehren und den entsprechenden Wissenstransfer in den lokalen Kontext strategisch-verlässliche Partnerin der Großen Transformation zur Nachhaltigkeit zu werden und bei der Ausbildung von Pionierinnen und Pionieren des Wandels mitzuwirken. Der Lehr- und Forschungsschwerpunkt „Zukunftsfähige Transformation” am Fachbereich Architektur der FH Aachen widmet sich seit 2020 dem Tagebauumfeld Hambach im Rheinischen Revier, um dort angewandt und in Kooperation neue Narrative, innovative Prozesse, ortsbezogene Konzepte und strategische Projekte zu entwickeln und umzusetzen.
Der Onlinehandel boomt und die Anzahl an Paketsendungen wächst stetig. Aktuelle Zustellmethoden sind jedoch nicht nachhaltig und stören den ohnehin schon überlasteten innerstädtischen Verkehr. Hier möchte „TRABIC“ Abhilfe schaffen. „TRABIC“ ist ein nachhaltiges und zukunftsfähiges Liefersystem für den urbanen Raum. Die Kombination von innerstädtischen Microhubs mit einem neuen Lieferfahrzeug schafft die Basis des Systems. Die den Lieferprozess begleitende KI ermöglicht einen effizient aufeinander abgestimmten Lieferprozess.
Das Lieferfahrzeug bildet das Herz des Konzeptes und wurde auf der Basis eines Lastenrads entwickelt. Um eine effiziente Zustellung zu gewährleisten, wurde es an die Bedürfnisse des Lieferprozesses und der Paketzusteller/innen angepasst. Damit ermöglicht „TRABIC“ die Nutzung alternativer Verkehrswege, ist emissionsfrei und bietet somit eine attraktive Alternative zu verrufenen Zustellmethoden.
Fields of asymmetric tensors play an important role in many applications such as medical imaging (diffusion tensor magnetic resonance imaging), physics, and civil engineering (for example Cauchy-Green-deformation tensor, strain tensor with local rotations, etc.). However, such asymmetric tensors are usually symmetrized and then further processed. Using this procedure results in a loss of information. A new method for the processing of asymmetric tensor fields is proposed restricting our attention to tensors of second-order given by a 2x2 array or matrix with real entries. This is achieved by a transformation resulting in Hermitian matrices that have an eigendecomposition similar to symmetric matrices. With this new idea numerical results for real-world data arising from a deformation of an object by external forces are given. It is shown that the asymmetric part indeed contains valuable information.
Utilizing an appropriate enzyme immobilization strategy is crucial for designing enzyme-based biosensors. Plant virus-like particles represent ideal nanoscaffolds for an extremely dense and precise immobilization of enzymes, due to their regular shape, high surface-to-volume ratio and high density of surface binding sites. In the present work, tobacco mosaic virus (TMV) particles were applied for the co-immobilization of penicillinase and urease onto the gate surface of a field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitor (EISCAP) with a p-Si-SiO₂-Ta₂O₅ layer structure for the sequential detection of penicillin and urea. The TMV-assisted bi-enzyme EISCAP biosensor exhibited a high urea and penicillin sensitivity of 54 and 85 mV/dec, respectively, in the concentration range of 0.1–3 mM. For comparison, the characteristics of single-enzyme EISCAP biosensors modified with TMV particles immobilized with either penicillinase or urease were also investigated. The surface morphology of the TMV-modified Ta₂O₅-gate was analyzed by scanning electron microscopy. Additionally, the bi-enzyme EISCAP was applied to mimic an XOR (Exclusive OR) enzyme logic gate.
Using optimization to design a renewable energy system has become a computationally demanding task as the high temporal fluctuations of demand and supply arise within the considered time series. The aggregation of typical operation periods has become a popular method to reduce effort. These operation periods are modelled independently and cannot interact in most cases. Consequently, seasonal storage is not reproducible. This inability can lead to a significant error, especially for energy systems with a high share of fluctuating renewable energy. The previous paper, “Time series aggregation for energy system design: Modeling seasonal storage”, has developed a seasonal storage model to address this issue. Simultaneously, the paper “Optimal design of multi-energy systems with seasonal storage” has developed a different approach. This paper aims to review these models and extend the first model. The extension is a mathematical reformulation to decrease the number of variables and constraints. Furthermore, it aims to reduce the calculation time while achieving the same results.
Digital start-ups are perceived as an engine for innovation and job promotor. While success factors for non-IT start-ups have already been extensively researched, this study sheds light on digital entrepreneurs, whose business model relies primarily on services based on digital technologies. Applying the Grounded Theory method, we identify relevant environmental success factors for digital entrepreneurs. The study’s research contribution is threefold. First, we provide 16 relevant and less relevant environmental success factors, which enables a comparison with prior identified factors. We found out that several prior environmental success factors, such as accessibility to transportation or the availability of land and facilities are less relevant for a digital entrepreneur. Second, we derive and discuss hypotheses for the influence of these factors on digital start-up success. Third, we present a theoretical model that lays the foundation for explaining the environmental influence on digital
entrepreneurship success.
"THE DISTANCE" ist ein fiktionaler, dystopischer Kurzfilm, welcher sich mit dem Leben in einem diktatorischen Polizeistaat auseinandersetzt. Jegliche Art von Aufstand oder negativer Äußerung dem Staat gegenüber ist untersagt und wird hoch bestraft. Ziel dieser Arbeit ist es, die Zuschauer:innen zum Denken und zum Hinterfragen gesellschaftlicher Strukturen anzuregen. Durch passende Kostüme, Locations und Set-Design entsteht eine düstere und unbehagliche Atmosphäre. Die passende Musik und das Sounddesign unterstützen diese Atmosphäre und geben den Zuschauer:innen einen guten Einblick in diese neue Welt. Zuletzt stellt sich die Frage, ob Dystopien überhaupt noch fiktional sind oder doch schon zu unserer Realität geworden sind.
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.
Die Stadt Augsburg war eine der größten Textilstädte Europas. Seit 2010 präsentiert das Textil- und Industriemuseum (TIM) eine Vielzahl von Exponaten in der alten Kammgarnspinnerei im ehemaligen Augsburger Textilviertel und ist somit ein wichtiger Bestandteil der bayrischen Museumslandschaft und deutschen Textilgeschichte. Neben seiner besonderen Lage überzeugt das TIM vor allem mit einer großen Musterbuchsammlung. Im Fokus des in dieser Arbeit neugestalteten Erscheinungsbildes stehen die verschiedenen Muster, die den textilen Schwerpunkt in den Vordergrund rücken und dem Museum damit einen einprägsamen Wiedererkennungswert geben. Mithilfe des neuen Corporate Designs soll das Museum für regionale und überregionale Besucher:innen attraktiver gemacht und somit die einmalige geschichtliche Bedeutung vermittelt und erhalten werden.
This paper considers a paired data framework and discusses the question of marginal homogeneity of bivariate high-dimensional or functional data. The related testing problem can be endowed into a more general setting for paired random variables taking values in a general Hilbert space. To address this problem, a Cramér–von-Mises type test statistic is applied and a bootstrap procedure is suggested to obtain critical values and finally a consistent test. The desired properties of a bootstrap test can be derived that are asymptotic exactness under the null hypothesis and consistency under alternatives. Simulations show the quality of the test in the finite sample case. A possible application is the comparison of two possibly dependent stock market returns based on functional data. The approach is demonstrated based on historical data for different stock market indices.
Hugo Junkers ist Pionier der frühen nationalen und internationalen Luftfahrt. Seit 2002 sticht das Technikmuseum Hugo Junkers inhaltlich hervor mit einer Fülle einzigartiger Ausstellungsstücke wie restaurierte Flugzeuge und originalgetreue Nachbauten. Geleitet wird das Privatmuseum von ehrenamtlichen Mitgliedern, die teils selbst vom Fach sind und mit ihrer Arbeit im Museum für stetigen Wandel sorgen. Doch leider ist von dieser Qualität im jetzigem Corporate Design noch nichts wiederzuerkennen.
Die Arbeit nimmt sich dieser an und greift das für die Junkers Flugzeuge typische Wellblech auf. So wird ein signifikantes Unterscheidungsmerkmal zu anderen Technikmuseen dieser Art geschaffen. Durch die Kombination eines streng geordneten Liniensystems und einer sehr freien Anordnung der Bilder wird ein spannendes visuelles Auftreten geschaffen. Damit wird das Museum attraktiver für Besucher:Innen gestaltet und somit endlich der hochwertigen Arbeit gerecht, die die Mitglieder des Technikmuseums leisten.
Technical assessment of Brayton cycle heat pumps for the integration in hybrid PV-CSP power plants
(2022)
The hybridization of Concentrated Solar Power (CSP) and Photovoltaics (PV) systems is a promising approach to reduce costs of solar power plants, while increasing dispatchability and flexibility of power generation. High temperature heat pumps (HT HP) can be utilized to boost the salt temperature in the thermal energy storage (TES) of a Parabolic Trough Collector (PTC) system from 385 °C up to 565 °C. A PV field can supply the power for the HT HP, thus effectively storing the PV power as thermal energy. Besides cost-efficiently storing energy from the PV field, the power block efficiency of the overall system is improved due to the higher steam parameters. This paper presents a technical assessment of Brayton cycle heat pumps to be integrated in hybrid PV-CSP power plants. As a first step, a theoretical analysis was carried out to find the most suitable working fluid. The analysis included the fluids Air, Argon (Ar), Nitrogen (N2) and Carbon dioxide (CO2). N2 has been chosen as the optimal working fluid for the system. After the selection of the ideal working medium, different concepts for the arrangement of a HT HP in a PV-CSP hybrid power plant were developed and simulated in EBSILON®Professional. The concepts were evaluated technically by comparing the number of components required, pressure losses and coefficient of performance (COP).