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Das Konzerthaus Berlin ist einer der schönsten Orte Berlins für klassische Musik. Dabei steht das Haus auf der Schwelle zwischen langer Tradition und Moderne. Die Qualität an Musik, die dort gespielt wird, soll dabei für alle zugänglich sein. Dies machen die unterschiedlichsten Konzerte möglich. Um diesen modernen Anspruch auch nach außen zu kommunizieren, wurde ein neues Gestaltungskonzept für das Konzerthaus Berlin entwickelt. Im Fokus des neu entwickelten Corporate Designs steht der Rhythmus Gedanke, welcher sich im Headline Prinzip zeigt sowie medienübergreifend in der Layoutgestaltung durch Groß/Klein Kontraste fortsetzt. Das Erscheinungsbild funktioniert dabei sowohl animiert als auch statisch. Musik wird dadurch visuell erfahrbar gemacht und bildet den modernen Fokuspunkt in der Gestaltung.
Like all preceding transformations of the manufacturing industry, the large-scale usage of production data will reshape the role of humans within the sociotechnical production ecosystem. To ensure that this transformation creates work systems in which employees are empowered, productive, healthy, and motivated, the transformation must be guided by principles of and research on human-centered work design. Specifically, measures must be taken at all levels of work design, ranging from (1) the work tasks to (2) the working conditions to (3) the organizational level and (4) the supra-organizational level. We present selected research across all four levels that showcase the opportunities and requirements that surface when striving for human-centered work design for the Internet of Production (IoP). (1) On the work task level, we illustrate the user-centered design of human-robot collaboration (HRC) and process planning in the composite industry as well as user-centered design factors for cognitive assistance systems. (2) On the working conditions level, we present a newly developed framework for the classification of HRC workplaces. (3) Moving to the organizational level, we show how corporate data can be used to facilitate best practice sharing in production networks, and we discuss the implications of the IoP for new leadership models. Finally, (4) on the supra-organizational level, we examine overarching ethical dimensions, investigating, e.g., how the new work contexts affect our understanding of responsibility and normative values such as autonomy and privacy. Overall, these interdisciplinary research perspectives highlight the importance and necessary scope of considering the human factor in the IoP.
Numerische Simulation des Gefrierprozesses bei der Baugrundvereisung im durchströmten Untergrund
(2008)
A multi-functional device applying for the safe maintenance at high-altitude on wind turbines
(2015)
In Deutschland liegt der Anteil der Windkraft an der Gesamtstromerzeugung bei 13,3% mit mehr als 25.000 installierten Windenergieanlagen (WEA). Weltweit erfährt die Windbranche ein rasantes Wachstum. Indien und China berichten eine jährliche Wachstumsrate an Neuinstallationen von 45%. Die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windkraft ist noch vergleichsweise jung. Durch die weltweit steigende Anzahl an Windenergieanlagen wächst zunehmend der Bedarf an innovativen Wartungslösungen. Komponenten wie Generator oder Getriebe sind inzwischen weitestgehend ausgereift. Der Fokus richtet sich zunehmend auf die wesentliche Kernkomponente - die Rotorblätter.
Industriekletterer inspizieren die Rotorblätter oder Türme i.d.R.
in einem zwei Jahres Rhythmus. Sie werden zunehmend durch Seilarbeitsbühnen unterstützt. Für größere Reparaturen kommen Kräne zum Einsatz, mit denen das Rotorblatt für die Instandhaltung demontiert wird. Die Standardinspektion besteht aus Sicht- und Klopfprüfung der Rotorblattoberfläche und ist nur bei sehr ruhiger Wetterlage durchführbar. Seit September 2014 wird das Forschungsprojekt SMART (Scanning, Monitoring, Analysis, Repair and Transportation), Entwicklung einer Wartungsplattform für WEA, vom BMWi gefördert. Das Konsortium besteht aus zwei Firmen und der
Fachhochschule Aachen. Die SMART-Anlage klettert reibschlüssig am Turm der WEA mittels speziellen Kettenfahrwerken (Abbildung) auf- und abwärts. Ein ringförmiges Spannsystems, basierend auf dem Konzept der „Nürnberger“-Schere, erzeugt die erforderliche Anpresskraft für den Kletterprozess. Wettergeschützte Arbeitskabinen ermöglichen die ganzjährige Instandhaltung von Rotorblättern und ebenso Türmen. Dadurch können Wartungsarbeiten auf 24 Stunden am Tag ausgeweitet werden. Der kombinierte Einsatz (Sensorfusion) bildgebender Messtechnik wie Thermografie, Ultraschall, und Terahertz in der Arbeitskabine kann die Dokumentation, Effizienz und Qualität der Instandhaltungsarbeiten erheblich verbessern. Langfristiges Ziel von SMART ist ein Condition Monitoring für Rotorblätter und Türme auf Basis digitalisierter dreidimensionaler Volumenscans. Der kooperative Einsatz mit UAVs erweitert die Instandhaltungsstrategie. UAVs ermöglichen die schnelle, kostengünstige globale optische Inspektion von Rotorblattoberflächen zur Detektion potentieller Fehlstellen. Der „Proof-of-Concept“ Meilenstein wurde mit der Demonstration eines funktionsfähigen Modells im Dezember 2015 erfolgreich abgeschlossen.
Dynamik bei Eisenbahnbrücken
(2012)
Das Ziel des Bibliothekskonzeptes ist es, Hybridbibliotheken als Symbiose aus zukunftsweisender Medientechnologie und klassischer Funktionalität in Modulbauweise in Bestandsarchitektur zu integrieren. Der Lösungsansatz liegt in einer kostengünstigen dynamischen Modularität, welche als Plug-In, Add-On, Single oder Mobilkonzept nutzbar ist. Das modulare System setzt hierbei auf Grundmodule, welche für unterschiedlichste räumliche Gegebenheiten skaliert werden können. Somit können Einrichtungen neue Funktionalitäten integrieren oder auf temporäre Anforderungen strategisch reagieren. Durch die einfache Montage und Transportfähigkeit lassen sich sehr schnell zeitbegrenzte oder dauerhafte Raumkonzepte umsetzen. Das System nimmt die Dynamik des sich verändernden Bedarfs auf und passt sich flexibel den Zielgruppen an, was im Gegensatz dazu bei statischen Systemen nicht der Fall ist.
Der Konstruktionsbereich ist zu einem neuen Schwerpunkt der allgemeinen Rationalisierungsbemühungen geworden. Zunehmend führt man organisatorische Hilfsmittel, technische Hilfsmittel (EDVA) und neue Konstruktionsmethoden in der Konstruktion ein. Der vorliegende Beitrag analysiert zunächst die Ursachen dieser Entwicklung und zeigt im weiteren einige heute bereits eingesetzte Hilfsmittel an Hand von Beispielen auf und diskutiert die Anwendungsmöglichkeiten.
Der Konstruktionsbereich ist zu einem neuen Schwerpunkt der allgemeinen Rationalisierungsbemühungen geworden. Zunehmend führt man organisatorische Hilfsmittel, technische Hilfsmittel (EDVA) und neue Konstruktionsmethoden in der Konstruktion ein. Der vorliegende Beitrag analysiert zunächst die Ursachen dieser Entwicklung und zeigt im weiteren einige heute bereits eingesetzte Hilfsmittel an Hand von Beispielen auf und diskutiert die Anwendungsmöglichkeiten.
In den letzten Jahren hat der Einsatz von graphischen Datenverarbeitungsanlagen auf dem technischen, naturwissenschaftlichen und kommerziellen Sektor immer mehr an allgemeinem Interesse und Bedeutung gewonnen. Diese Entwicklung hat neue Aspekte und Probleme in bezug auf Anwendungsmöglichkeiten, Programmierung, Datenstrukturen sowie der Hard- und Software dieser Anlagen hervorgerufen. Zur Zeit werden von verschiedenen Institutionen die Einsatzmöglichkeiten graphischer Datenverarbeitungsanlagen in den Funktionsbereichen Konstruktion und Arbeitsvorbereitung untersucht. Der folgende Beitrag zeigt eine kurze Übersicht über die verschiedenen programmiertechnischen Probleme sowie eine Auswahl von Programmbeispielen, die am Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre der RWTH Aachen entwickelt wurden. Bei den Bildschirmsystemen wird zwischen zwei Arten unterschieden. Aktive Bildschirmeinheiten besitzen als äußeres Merkmal einen Lichtstift und eine Funktionstastatur zur Programmverzweigung. Passive Bildschirmeinheiten lassen demgegenüber einen Eingriff in das Programm in der oben aufgeführten Form nicht zu. Zwischen diesen extremen Formen gibt es noch eine Reihe Mischformen. Die in Aachen zur Verfügung stehende Anlage arbeitet aktiv und wird im nachfolgenden Kapitel näher beschrieben.
CAD/CAM - Compass Maschinenbau. Ein Leitfaden für die optimale Systemauswahl CAD/CNC/CAM/CAE/PPS
(1993)
Nutzwertanalyse von CAD - Systemen der unteren und mittleren Preisklasse für dem Maschinenbau
(1985)
Die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen, die heutzutage an moderne Maschinen, Geräte und Apparate gestellt werden, steigen ständig. Immer häufiger sehen sich die Konstrukteure gezwungen, geforderte Funktionen mit Hilfe zugekaufter Normeinzelteile, Bauelemente und Funktionsgruppen zu erfüllen. Bei dieser Entwicklung vergrößert sich die Zahl der von den Spezialherstellern angebotenen Zukaufteile überproportional, in gleichem Maße geht dem Anwender die Übersicht über das Zukaufteilespektrum verloren. Zunächst wird in diesem Bericht diese Entwicklung anhand einer im allgemeinen Maschinenbau durchgeführten Befragung aufgezeigt. Anschließend soll darauf aufbauend ein Ordnungssystem vorgestellt werden, welches jedem Unternehmen wieder eine Übersicht über das am Markt angebotene Zukaufteilespektrum ermöglicht.
Recent analysis of scientific data from Cassini and earth-based observations gave evidence for a global ocean under a surrounding solid ice shell on Saturn's moon Enceladus. Images of Enceladus' South Pole showed several fissures in the ice shell with plumes constantly exhausting frozen water particles, building up the E-Ring, one of the outer rings of Saturn. In this southern region of Enceladus, the ice shell is considered to be as thin as 2 km, about an order of magnitude thinner than on the rest of the moon. Under the ice shell, there is a global ocean consisting of liquid water. Scientists are discussing different approaches the possibilities of taking samples of water, i.e. by melting through the ice using a melting probe. FH Aachen UAS developed a prototype of maneuverable melting probe which can navigate through the ice that has already been tested successfully in a terrestrial environment. This means no atmosphere and or ambient pressure, low ice temperatures of around 100 to 150K (near the South Pole) and a very low gravity of 0,114 m/s^2 or 1100 μg. Two of these influencing measures are about to be investigated at FH Aachen UAS in 2017, low ice temperature and low ambient pressure below the triple point of water. Low gravity cannot be easily simulated inside a large experiment chamber, though. Numerical simulations of the melting process at RWTH Aachen however are showing a gravity dependence of melting behavior. Considering this aspect, VIPER provides a link between large-scale experimental simulations at FH Aachen UAS and numerical simulations at RWTH Aachen. To analyze the melting process, about 90 seconds of experiment time in reduced gravity and low ambient pressure is provided by the REXUS rocket. In this time frame, the melting speed and contact force between ice and probes are measured, as well as heating power and a two-dimensional array of ice temperatures. Additionally, visual and infrared cameras are used to observe the melting process.
Melting probes are a proven tool for the exploration of thick ice layers and clean sampling of subglacial water on Earth. Their compact size and ease of operation also make them a key technology for the future exploration of icy moons in our Solar System, most prominently Europa and Enceladus. For both mission planning and hardware engineering, metrics such as efficiency and expected performance in terms of achievable speed, power requirements, and necessary heating power have to be known.
Theoretical studies aim at describing thermal losses on the one hand, while laboratory experiments and field tests allow an empirical investigation of the true performance on the other hand. To investigate the practical value of a performance model for the operational performance in extraterrestrial environments, we first contrast measured data from terrestrial field tests on temperate and polythermal glaciers with results from basic heat loss models and a melt trajectory model. For this purpose, we propose conventions for the determination of two different efficiencies that can be applied to both measured data and models. One definition of efficiency is related to the melting head only, while the other definition considers the melting probe as a whole. We also present methods to combine several sources of heat loss for probes with a circular cross-section, and to translate the geometry of probes with a non-circular cross-section to analyse them in the same way. The models were selected in a way that minimizes the need to make assumptions about unknown parameters of the probe or the ice environment.
The results indicate that currently used models do not yet reliably reproduce the performance of a probe under realistic conditions. Melting velocities and efficiencies are constantly overestimated by 15 to 50 % in the models, but qualitatively agree with the field test data. Hence, losses are observed, that are not yet covered and quantified by the available loss models. We find that the deviation increases with decreasing ice temperature. We suspect that this mismatch is mainly due to the too restrictive idealization of the probe model and the fact that the probe was not operated in an efficiency-optimized manner during the field tests. With respect to space mission engineering, we find that performance and efficiency models must be used with caution in unknown ice environments, as various ice parameters have a significant effect on the melting process. Some of these are difficult to estimate from afar.
The problem of creation and use of sorption materials is of current interest for the practice of the modern medicine and agriculture. Practical importance is production of a biostimulant using a carbon sorbent for a significant increase in productivity, which is very relevant for the regions of Kazakhstan. It is known that a plant phytohormone—fusicoccin—in nanogram concentrations transforms cancer cells to the state of apoptosis. In this regard, there is a scientific practical interest in the development of a highly efficient method for producing fusicoccin from extract of germinated wheat seeds. According to the results of computer modeling, cleaning composite components of fusicoccin using microporous carbon adsorbents not suitable as the size of the molecule of fusicoccin more than micropores and the optimum pore size for purification of constituents of fusicoccin was determined by computer simulation.
Combined with the use of renewable energy sources for
its production, Hydrogen represents a possible alternative gas
turbine fuel for future low emission power generation. Due to
its different physical properties compared to other fuels such
as natural gas, well established gas turbine combustion
systems cannot be directly applied for Dry Low NOx (DLN)
Hydrogen combustion. This makes the development of new
combustion technologies an essential and challenging task
for the future of hydrogen fueled gas turbines.
The newly developed and successfully tested “DLN
Micromix” combustion technology offers a great potential to
burn hydrogen in gas turbines at very low NOx emissions.
Aiming to further develop an existing burner design in terms
of increased energy density, a redesign is required in order to
stabilise the flames at higher mass flows and to maintain low
emission levels.
For this purpose, a systematic design exploration has
been carried out with the support of CFD and optimisation
tools to identify the interactions of geometrical and design
parameters on the combustor performance. Aerodynamic
effects as well as flame and emission formation are observed
and understood time- and cost-efficiently. Correlations
between single geometric values, the pressure drop of the
burner and NOx production have been identified as a result.
This numeric methodology helps to reduce the effort of
manufacturing and testing to few designs for single
validation campaigns, in order to confirm the flame stability
and NOx emissions in a wider operating condition field.
Combined with the use of renewable energy sources for its production, Hydrogen represents a possible alternative gas turbine fuel within future low emission power generation. Due to the large difference in the physical properties of Hydrogen compared to other fuels such as natural gas, well established gas turbine combustion systems cannot be directly applied for Dry Low NOx (DLN) Hydrogen combustion. Thus, the development of DLN combustion technologies is an essential and challenging task for the future of Hydrogen fuelled gas turbines. The DLN Micromix combustion principle for hydrogen fuel has been developed to significantly reduce NOx-emissions. This combustion principle is based on cross-flow mixing of air and gaseous hydrogen which reacts in multiple miniaturized diffusion-type flames. The major advantages of this combustion principle are the inherent safety against flash-back and the low NOx-emissions due to a very short residence time of reactants in the flame region of the micro-flames. The Micromix Combustion technology has been already proven experimentally and numerically for pure Hydrogen fuel operation at different energy density levels. The aim of the present study is to analyze the influence of different geometry parameter variations on the flame structure and the NOx emission and to identify the most relevant design parameters, aiming to provide a physical understanding of the Micromix flame sensitivity to the burner design and identify further optimization potential of this innovative combustion technology while increasing its energy density and making it mature enough for real gas turbine application. The study reveals great optimization potential of the Micromix Combustion technology with respect to the DLN characteristics and gives insight into the impact of geometry modifications on flame structure and NOx emission. This allows to further increase the energy density of the Micromix burners and to integrate this technology in industrial gas turbines.
Plasma-Auftragschweißen mit Wolframschmelzkarbid-haltigen Metallpulvern und ihre Einsatzgebiete
(1996)
Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts 3 wurde experimentell und theoretisch die NO{sub x}-Bildung und -Reduktion bei der Druckkohlenstaubverbrennung untersucht. Der zuvor beschriebene Einfluss der Kohlemahlung auf die Flamme konnte auch anhand der NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Aachen bestaetigt werden. Waehrend mit Braunkohle im Staubfeuerungsbetrieb noch keine eindeutige Druckabhaengigkeit nachgewiesen werden konnte, haben vom Lehrstuhl durchgefuehrte NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Dorsten im Schmelzkammerfeuerungsbetrieb mit der Steinkohle Spitzbergen zwischen 9 und 13 bar ein Absinken der Stickoxidkonzentrationen mit steigendem Druck ergeben. Fuer die rheinische Braunkohle soll dieser Druckeinfluss in den naechsten Versuchsfahrten ausfuehrlicher untersucht werden. Es wurde anhand von numerischen Simulationen zu einer Braunkohleflamme der 6. Versuchsfahrt ein Vergleich zwischen der NO{sub x}-Modellierung im Standard-FLUENT-Code und in dem mit User Defined Subroutines der international flame research foundation (IFRF), Ijmuiden, erweiterten FLUENT-Code vorgenommen. Es zeigte sich, dass bei der Modellierung der Stickoxidbildung die unterschiedlich vorhergesagten Flammentemperaturen eine entscheidende Rolle spielen. Eine genauere Analyse der NO{sub x}-Modelle im Vergleich zu Messergebnissen ist bei einer Schmelzkammerfeuerung mit einer stabilen Flamme vorzunehmen. Es wurden zusaetzlich Messungen zur Untersuchung der Kinetik homogener Gasphasenreaktionen in Rauchgasen an einem Stahlreaktor durchgefuehrt. Dabei wurde sowohl der thermisch bedingte als auch der durch zudosierte Additive katalysierte Abbau nitroser Komponenten betrachtet. Vergleichend wurden mit einem am Lehrstuhl entwickelten Programm die Kinetik beschrieben. Hierbei wird mit einer Sensitivitaetsanalyse eine Reduzierung der detaillierten Darstellung der Reaktionskinetik erreicht, die es erlaubt, mit einem CFD-Code wie FLUENT zwei- und dreidimensionale Rechnungen zum Abbau verschiedener Rauchgaskomponenten durchzufuehren. Die Uebereinstimmung zwischen ein- und zweidimensionalen Rechnungen und den Messungen ist gut.
In this paper, we provide an analytical study of the transmission eigenvalue problem with two conductivity parameters. We will assume that the underlying physical model is given by the scattering of a plane wave for an isotropic scatterer. In previous studies, this eigenvalue problem was analyzed with one conductive boundary parameter whereas we will consider the case of two parameters. We prove the existence and discreteness of the transmission eigenvalues as well as study the dependence on the physical parameters. We are able to prove monotonicity of the first transmission eigenvalue with respect to the parameters and consider the limiting procedure as the second boundary parameter vanishes. Lastly, we provide extensive numerical experiments to validate the theoretical work.
Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary
(2024)
In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.
In der Diskussion über die Digitalisierung der Forschung spielt die Frage nach der optimalen IT-Unterstützung für Forschende eine wichtige Rolle. Forschende können heute an ihren Hochschulen bzw. Wissenschaftseinrichtungen auf ein breites Angebot interner IT-Dienstleistungen zurückgreifen, das auch kooperative IT-Dienste umfasst, die von mehreren Institutionen in Zusammenarbeit bereitgestellt werden. Außerhalb der eigenen Organisation und des weiteren Verbunds hat sich im Internet zudem ein breites externes Angebot an innovativen, häufig kostenlos nutzbaren Onlinediensten entwickelt. Neben horizontalen Onlinediensten, die sich prinzipiell an jeden Internetnutzer richten (bspw. Dropbox, Twitter, WhatsApp), nimmt auch die Zahl von vertikalen Diensten für wissenschaftliche bzw. Forschungszwecke immer weiter zu (bspw. GoogleScholar, ResearchGate, figshare). Für Forschende eröffnen sich damit vielfältige neue Möglichkeiten, ihren individuellen Forschungsprozess durch digitale Werkzeuge zu verbessern. Aufgrund rechtlicher, technischer und personeller Restriktionen können jedoch interne Dienstleister bei der Identifizierung, Auswahl und Nutzung externer Onlinedienste nur wenig Unterstützung leisten. Aus einer serviceorientierten Perspektive stehen Forschende zunehmend vor dem Problem, wie sich heterogene IT-Dienste interner und externer Anbieter in den eigenen Forschungsprozess integrieren lassen. Als Lösungsansatz skizziert das Kapitel das Konzept eines persönlichen Forschungsinformationssystems
nach Gesichtspunkten eines digitalen Servicesystems.
The initial idea of Robotic Process Automation (RPA) is the automation of business processes through the presentation layer of existing application systems. For this simple emulation of user input and output by software robots, no changes of the systems and architecture is required. However, considering strategic aspects of aligning business and technology on an enterprise level as well as the growing capabilities of RPA driven by artificial intelligence, interrelations between RPA and Enterprise Architecture (EA) become visible and pose new questions. In this paper we discuss the relationship between RPA and EA in terms of perspectives and implications. As workin- progress we focus on identifying new questions and research opportunities related to RPA and EA.