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This study investigates the influence of pressure on the temperature distribution of the micromix (MMX) hydrogen flame and the NOx emissions. A steady computational fluid dynamic (CFD) analysis is performed by simulating a reactive flow with a detailed chemical reaction model. The numerical analysis is validated based on experimental investigations. A quantitative correlation is parametrized based on the numerical results. We find, that the flame initiation point shifts with increasing pressure from anchoring behind a downstream located bluff body towards anchoring upstream at the hydrogen jet. The numerical NOx emissions trend regarding to a variation of pressure is in good agreement with the experimental results. The pressure has an impact on both, the residence time within the maximum temperature region and on the peak temperature itself. In conclusion, the numerical model proved to be adequate for future prototype design exploration studies targeting on improving the operating range.
„Printen“ ist ein Multifunktionsdrucksystem, welches dem Nutzer ermöglicht, es zu reparieren.
Das Elektroschrottaufkommen der Welt steigt, deshalb legte die EU neue Maßnahmen zum Ökodesign fest. Diese sollen die Reparierbarkeit von Produkten fördern und geplante Obsoleszenz unterbinden. Ein Vorzeigebeispiel für geplanten Obsoleszenz ist der Drucker.
Das System besteht aus einem Drucker und Scanner, an dem der Nutzer Reparaturen vornehmen kann. Dadurch soll eine stärkere Bindung zum selbst reparierten Gerät entstehen und die Lebensdauer verlängert werden. Durch ein öffnungsfähiges Gehäuse wird die Reparatur ermöglicht. Eine Farbcodierung im Inneren erleichtert die Orientierung und visualisiert zusammengehörende Elemente. Außerdem wurde der Aufbau des Druckers aufgeräumt und vereinfacht. So können einzelne Komponenten problemlos ausgetauscht werden. Ganz nach der Devise: Einfach printen!
Lebensmitteletiketten und Inhaltsstoffe: Eine interaktive Anwendung über verarbeitete Lebensmittel
(2021)
Verarbeitete Lebensmittel werden im Alltag vieler Verbraucher häufig konsumiert. Dabei hat der Konsum über einen längeren Zeitraum hinweg einen negativen Einfluss auf die Gesundheit. Vor allem bei Produktverarbeitung, Zusatzstoffen und der Lebensmittelkennzeichnung ist häufig Aufklärung nötig. Dieses Projekt setzt an dieser Stelle an, räumt auf mit Missverständnissen rund um das Thema und schafft Klarheit.
In einer interaktiven App absolvieren die Anwendenden ein Quiz und werden mit ihrem eigenen Wissensstand konfrontiert. Auf jede Frage folgen eine kurze Information und eine Handlungsempfehlung, die Wissenslücken füllen. Mithilfe von Animationen werden die Informationen visuell untermauert.
Im Katalog finden Nutzende zu jedem Zusatzstoff spezifische Informationen zur Herstellung, Verarbeitung und gesundheitlichen Aspekten. Such-, Filter- und Speicherfunktion ermöglichen eine individuelle Anwendung.
Isolierung, finanzielle Not und Zukunftsängste: Die sozialen Folgen des Corona-Lockdowns sind gravierend. Oftmals wird der Fokus in der Pandemie auf die wirtschaftlichen Folgen und die Auslastung des Gesundheitssystems gelegt, doch die Auswirkungen des Shutdowns sind weitaus vielschichtiger. Die Philippinen hatten einen der längsten und härtesten Lockdowns der Welt. Im internationalen Vergleich fällt auf, dass der Ton, den der Präsident anschlägt, besonders rau ist und die Einschränkungen des gesellschaftlichen Lebens strikt und gnadenlos sind. Der Dokumentarfilm „LOCKDOWN - a documentary about the corona crisis in the Philippines“ gibt einen Einblick in das Leben der Betroffenen. Aus Sicht der Befragten wird eine multiperspektivische Geschichte erzählt, die von dem Lockdown und seinen Folgen auf der philippinischen Insel Boracay handelt.
The term ocular rigidity is widely used in clinical ophthalmology. Generally it is assumed as a resistance of the whole eyeball to mechanical deformation and relates to biomechanical properties of the eye and its tissues. Basic principles and formulas for clinical tonometry, tonography and pulsatile ocular blood flow measurements are based on the concept of ocular rigidity. There is evidence for altered ocular rigidity in aging, in several eye diseases and after eye surgery. Unfortunately, there is no consensual view on ocular rigidity: it used to make a quite different sense for different people but still the same name. Foremost there is no clear consent between biomechanical engineers and ophthalmologists on the concept. Moreover ocular rigidity is occasionally characterized using various parameters with their different physical dimensions. In contrast to engineering approach, clinical approach to ocular rigidity claims to characterize the total mechanical response of the eyeball to its deformation without any detailed considerations on eye morphology or material properties of its tissues. Further to the previous chapter this section aims to describe clinical approach to ocular rigidity from the perspective of an engineer in an attempt to straighten out this concept, to show its advantages, disadvantages and various applications.
Phase change materials offer a way of storing excess heat and releasing it when it is needed. They can be utilized as a method to control thermal behavior without the need for additional energy. This work focuses on exploring the potential of using phase change materials to passively control the thermal behavior of a star tracker by infusing it with a fitting phase change material. Based on the numerical model of the star trackers thermal behavior using ESATAN-TMS without implemented phase change material, a fitting phase change material for selected orbits is chosen and implemented in the thermal model. The altered thermal behavior of the numerical model after the implementation is analyzed for different amounts of the chosen phase change materials using an ESATAN-based subroutine developed by the FH Aachen. The PCM-modelling-subroutine is explained in the paper ICES-2021-110. The results show that an increasing amount of phase change material increasingly damps temperature oscillations. Using an integral part structure some of the mass increase can be compensated.
The progress in natural language processing (NLP) research over the last years, offers novel business opportunities for companies, as automated user interaction or improved data analysis. Building sophisticated NLP applications requires dealing with modern machine learning (ML) technologies, which impedes enterprises from establishing successful NLP projects. Our experience in applied NLP research projects shows that the continuous integration of research prototypes in production-like environments with quality assurance builds trust in the software and shows convenience and usefulness regarding the business goal. We introduce STAMP 4 NLP as an iterative and incremental process model for developing NLP applications. With STAMP 4 NLP, we merge software engineering principles with best practices from data science. Instantiating our process model allows efficiently creating prototypes by utilizing templates, conventions, and implementations, enabling developers and data scientists to focus on the business goals. Due to our iterative-incremental approach, businesses can deploy an enhanced version of the prototype to their software environment after every iteration, maximizing potential business value and trust early and avoiding the cost of successful yet never deployed experiments.
In einer Mischklasse, bestehend aus sehenden und nicht-sehenden Kindern, welche nicht schriftlich oder spielerisch miteinander kommunizieren können, gehen einige soziale Aspekte und Lernübungen verloren. Partnerarbeiten und das gegenseitige Kontrollieren der Richtigkeit, beispielsweise bei der Anwendung von Satzzeichen, sind Möglichkeiten, welche die Kinder ohne ein gemeinsames Material nicht wahrnehmen können. Diese Arbeit ermöglicht ein gemeinsames Arbeiten aller Kinder durch dasselbe Material. Hierfür dienen dreidimensionale Objekte, welche im STL-Dateiformat zur Verfügung stehen. Es eignet sich für schriftliche und geografische Arbeiten. Des Weiteren ist ein Memory-Spiel enthalten, welches ebenso von sehenden und nicht-sehenden Kinder gespielt werden kann. Diese STLs können weltweit verschickt werden, sodass diese beliebig mit einem 3D-Drucker gedruckt werden können.
DO or DIE: Leistungssport
(2021)
Es ist dieser eine Moment, der über Versagen oder Erfolg entscheidet. Dieser Augenblick, der so unfassbar wichtig ist und dennoch nicht mal eine Sekunde dauert. Als Leistungssportler bereitet man sich immer und immer wieder auf diesen einen Moment vor. Wie unterscheidet sich dieser Moment in verschiedenen Sportarten? Gibt es ihn überhaupt in jeder Sportart?
Das Projekt „Do or Die“ fokussiert sich auf entscheidende und wichtige Situationen in unterschiedlichen Sportarten und zeigt dabei die Facetten und Vielseitigkeit des Leistungssports auf. In einem besonderen Konzept wird der Fokus auf genau diese Momente gelegt und greift den Aspekt des Scheiterns und Erfolgs auf. Es wird untersucht, wie sichtbar diese Augenblicke nach außen hin sind oder inwiefern entscheidende Momente auch nur im Kopf stattfinden und durch Emotionen zu erkennen sind.
Multi-attribute relation extraction (MARE): simplifying the application of relation extraction
(2021)
Natural language understanding’s relation extraction makes innovative and encouraging novel business concepts possible and facilitates new digitilized decision-making processes. Current approaches allow the extraction of relations with a fixed number of entities as attributes. Extracting relations with an arbitrary amount of attributes requires complex systems and costly relation-trigger annotations to assist these systems. We introduce multi-attribute relation extraction (MARE) as an assumption-less problem formulation with two approaches, facilitating an explicit mapping from business use cases to the data annotations. Avoiding elaborated annotation constraints simplifies the application of relation extraction approaches. The evaluation compares our models to current state-of-the-art event extraction and binary relation extraction methods. Our approaches show improvement compared to these on the extraction of general multi-attribute relations.
The hot spots conjecture is only known to be true for special geometries. This paper shows numerically that the hot spots conjecture can fail to be true for easy to construct bounded domains with one hole. The underlying eigenvalue problem for the Laplace equation with Neumann boundary condition is solved with boundary integral equations yielding a non-linear eigenvalue problem. Its discretization via the boundary element collocation method in combination with the algorithm by Beyn yields highly accurate results both for the first non-zero eigenvalue and its corresponding eigenfunction which is due to superconvergence. Additionally, it can be shown numerically that the ratio between the maximal/minimal value inside the domain and its maximal/minimal value on the boundary can be larger than 1 + 10− 3. Finally, numerical examples for easy to construct domains with up to five holes are provided which fail the hot spots conjecture as well.
KOMU entstand durch Analysieren der Veränderungen, die mit der Urbanisierung einhergehen - schnell schwindender Wohnraum, häufiges Umziehen und verschmolzene Raumnutzung.
KOMU ist ein modulares Regalsystem, das ermöglicht, problemlos aus denselben Bestandteilen immer wieder verschiedene Wohn- und Raumsituationen zu schaffen.
Das System ist komplett werkzeugfrei durch simples Ineinanderstecken aufzubauen. Weitere Add-Ons können über das gleiche Stecksystem in das Regal integriert werden, damit es perfekt an die Bedürfnisse des Kunden anpasst werden kann.
Durch klare Linien und eine cleane Designsprache fügt sich KOMU nahtlos in seine Umgebung ein und hilft, eine für den Kunden ideale Umgebung zu schaffen.
Ein Regal, das mitwächst - vielfältig und individuell.
Das Projekt thematisiert das Leben im Hospiz. Diese Arbeit liefert mittels authentischer Fotografien von Räumlichkeiten und Details sowie durch intensive Porträts von drei Bewohnenden einen realistischen Einblick in ein Hospiz. Durch diese Aufnahmen werden die Betrachtenden mit dem Thema „Tod“ konfrontiert und es so diesem Thema näher gebracht, um eventuelle Vorurteile einer solchen Einrichtung gegenüber abzulegen. Innerhalb des Bildbands sieht man Fotografien von Fluren, Dekoration, Räumen und Porträtaufnahmen. Begleitend zu den Porträtfotos der Bewohnenden finden sich im Bildband Berichte der selbigen, über ihre alltäglichen Gedanken im Umgang mit dem bevorstehenden eigenen Lebensende. Im Zuge der Recherche zu diesem Projekt hat außerdem ein ausführliches Interview mit einer Pflegekraft des thematisierten Hospizes dabei geholfen, einen realistischen Einblick in die Arbeit vor Ort zu bekommen.
Neuerfindung der Ligaturen
(2021)
Gegenstand des Projekts ist, Ligaturen als erweiterte Mittel der Informationsübertragung einzusetzen.
Ligaturen als zusätzliches Instrument sollen die visuelle Komponente des Textes unterstützen, ihm die gewisse Frische einhauchen und ihn hiermit insgesamt sichtbarer, origineller und moderner machen. Der Einsatzbereich erstreckt sich hierbei in die verschiedensten Bereiche hin über Design und Werbung, als auch im Handel oder in sozialen Bereichen.
Hierbei kann eine große Anzahl an Wörtern neue Formen annehmen und mithin an neuem Leben und Bedeutung gewinnen, was sicherlich die allgemeinen Sprachmittel bereichern wird.
Auf einer historischen Basis und mit Hilfe der Dekonstruktion wurden neue Formen der Ligaturen geschaffen — seltsame, kontroverse, auffällige und einzigartige.
For typical cases of non-isolated lightning protection systems (LPS) the impulse currents are investigated which may flow through a human body directly touching a structural part of the LPS. Based on a basic LPS model with conventional down-conductors especially the cases of external and internal steel columns and metal façades are considered and compared. Numerical simulations of the line quantities voltages and currents in the time domain are performed with an equivalent circuit of the entire LPS.
As a result it can be stated that by increasing the number of conventional down-conductors and external steel columns the threat for a human being can indeed be reduced, but not down to an acceptable limit. In case of internal steel columns used as natural down-conductors the threat can be reduced sufficiently, depending on the low-resistive connection of the steel columns to the lightning equipotential bonding or the earth termination system, resp. If a metal façade is used the threat for human beings touching is usually very low, if the façade is sufficiently interconnected and multiply connected to the lightning equipotential bonding or the earth termination system, resp.
Das Ziel des Konzeptes ist eine virtuelle personalisierte „Zeitreise“ für die Besucher*innen zu gestalten.
Die Ausstellung lässt die Besucher*innen in ein vergangenes Zeitszenario eintauchen. Sie erleben und erkunden mit Hilfe von Computertechniken historische Ereignisse, während sie gleichzeitig nützliches Wissen vermittelt bekommen.
Die Ausstellung besteht aus einer inszenierten interaktiven Raum-Installation mit 360 Grad Projektionen. Das 360 Grad Panorama erlaubt den Besucher*innen eine neue Art der Wahrnehmung von historischen Ereignissen. Alle Besucher*innen bekommen zu Beginn der Tour ein Smart Device (Tablet) mit einem vor installierten Benutzer Guide ausgehändigt. Die Anwendungen sind Schritt für Schritt im Guide veranschaulicht und leicht anzuwenden. Sprachen, Schriften, Display Größen können jederzeit geändert und Hilfe angefordert werden. Damit wird die Ausstellung barrierefrei.
Mit Hilfe des neuen Benutzer Guides Systems sind alle Besucher*innen in der Lage vor der Tour eine kurze „Personalisierung“ durchzuführen. Somit wird auf Basis der Interessenfelder eine individuelle „Zeitreise „ ermöglicht.
Die dargestellten Szenarien können u.a. zwischen den historischen Maya Tempelruinen, Pyramiden, historischen Mythen, wie dem legendären Bernsteinzimmer variieren. Mit diesem Konzept ist es möglich, längst vergessene und zerstörte Zeitszenarien zu rekonstruieren und diese mit Hilfe von Virtual Reality- und Augmented Reality Elementen interaktiv zu gestalten.
"HUMAN(E) at work" ist ein Projekt, welches auf Basis eigener Erfahrung entstanden ist. Ein Magazin in Zeitungsoptik sollte an den humanitären Gedanken bezüglich der Arbeitswelt des 21. Jahrhunderts anknüpfen. Das Ziel: Einen Dialog schaffen für Selbstreflexion, Erfahrungsaustausch und die Entdeckung neuer Arbeitsmethoden am Arbeitsplatz. Weg vom typisch tayloristisch-geprägtem Arbeiter, hin zur besseren Work-Life-Balance. Begleitet durch die "nahe" Optik der Zeitung und Illustrationen mit dem Menschen im Vordergrund, versucht das Magazin nicht nur zu informieren, sondern auch Möglichkeiten aufzutun. So sind nicht nur aufregende Arbeitsstellen zu finden, sondern unterstützt auch die Möglichkeit sich in schwierigen Arbeitslagen Gehör zu verschaffen. Ein einfaches Druckprinzip mit Zeitungspapier und begrenzten Farben ermöglicht außerdem einen günstigen Preis und dadurch hohe Erreichbarkeit in verschiedensten Personenkreisen.
Transmission: Ein animiertes Musikvideo illustriert die Liebe
und Verbindung zum Genre Techno
(2021)
Techno ist seit seiner Entstehung mehr als ein Musik-Genre. Es ist ein Lebensgefühl und eine Bewegung. Techno-Partys dienen vielen Menschen als Ventil, um die Sorgen des Alltags für eine Nacht vergessen zu können. „Transmission“ porträtiert anhand der Protagonistin die persönliche Beziehung zum Genre Techno. Das Musikvideo soll die Zuschauenden visuell anregen und mitreißen. Es bietet ihnen die Möglichkeit, sich selbst wieder erkennen zu können und soll Außenstehenden einen Einblick in die Techno-Szene ermöglichen. Mithilfe des Rotoskopie-Verfahrens konnte ein realistischer Animationsstil erreicht werden, welcher durch eine unrealistische Farbgebung der Charaktere gebrochen wird. Der Schwerpunkt der Bachelorarbeit liegt in der kreativ-gestalterischen Ausarbeitung. Die Musikvideo „Transmission“ vermittelt das „Lebensgefühl Techno“ visuell anregend und nachvollziehbar.
The coupling of ligand-stabilized gold nanoparticles with field-effect devices offers new possibilities for label-free biosensing. In this work, we study the immobilization of aminooctanethiol-stabilized gold nanoparticles (AuAOTs) on the silicon dioxide surface of a capacitive field-effect sensor. The terminal amino group of the AuAOT is well suited for the functionalization with biomolecules. The attachment of the positively-charged AuAOTs on a capacitive field-effect sensor was detected by direct electrical readout using capacitance-voltage and constant capacitance measurements. With a higher particle density on the sensor surface, the measured signal change was correspondingly more pronounced. The results demonstrate the ability of capacitive field-effect sensors for the non-destructive quantitative validation of nanoparticle immobilization. In addition, the electrostatic binding of the polyanion polystyrene sulfonate to the AuAOT-modified sensor surface was studied as a model system for the label-free detection of charged macromolecules. Most likely, this approach can be transferred to the label-free detection of other charged molecules such as enzymes or antibodies.
Die Studie erörtert anhand eines Fallbeispiels aus der Mathematik für Ingenieur*innen, wie didaktische Gestaltungsprinzipien für Soziale Präsenz, Kollaboration und das Lösen von praxisnahen Problemen mit mathematischem Denken in einer Online-Umgebung aussehen können. Hierfür zieht der
Beitrag den forschungsmethodologischen Rahmen Design-Based Research (DBR) hinzu und berichtet über Zwischenergebnisse. DBR wird an dieser Stelle als eine systematische Herangehensweise an kurzfristige Lehrveränderungen und als Chance auf dem Weg zu einer neuen Hochschullehre nach der COVID-19-Pandemie dargestellt, die theoretische und empirische Erkenntnisse mit Praxisverknüpfung und -relevanz vereint.
Die Nachfrage nach flexiblen Arbeitsmodellen und damit Remote Work steigt und wird zunehmend zum Kriterium bei der Jobauswahl. Trotz der vielen Vorteile gibt es in der „Remote-Arbeitswelt“ aber immer noch einige Herausforderungen. Remote Arbeitende haben eine andere, teils nachteilige Erfahrung gegenüber Kollegen vor Ort.
Um dafür eine nutzerzentrierte Lösung zu finden, lag der Fokus bei dieser Arbeit auf den Auswirkungen und Bedürfnissen des arbeitenden Menschen. Basierend hierauf wurde ein Dienstleistungsservice konzipiert. Dieser unterstützt Unternehmen, Selbstständige und Mitarbeitende durch passende Angebote und Dienstleistungen in den Bereichen Ausstattung, Technik, Gesundheit, Corporate Benefits u.Ä. Dies ermöglicht auch Arbeitgebenden Aufgaben auszulagern und die Attraktivität und Konkurrenzfähigkeit auf dem Arbeitsmarkt zu steigern. Das wird zukünftig im „war for digitals talents“ immer wichtiger werden.
The treatment method to deactivate viable microorganisms from objects or products is termed sterilization. There are multiple forms of sterilization, each intended to be applied for a specific target, which depends on—but not limited to—the thermal, physical, and chemical stability of that target. Herein, an overview on the currently used sterilization processes in the global market is provided. Different sterilization techniques are grouped under a category that describes the method of treatment: radiation (gamma, electron beam, X-ray, and ultraviolet), thermal (dry and moist heat), and chemical (ethylene oxide, ozone, chlorine dioxide, and hydrogen peroxide). For each sterilization process, the typical process parameters as defined by regulations and the mode of antimicrobial activity are summarized. Finally, the recommended microorganisms that are used as biological indicators to validate sterilization processes in accordance with the rules that are established by various regulatory agencies are summarized.
Der Tyrannosaurus-Rex ist der Uronkel des Haushuhns. Eine evolutionäre Tatsache, die in Erstaunen versetzt. Vielen Menschen ist nicht bekannt, dass die heutigen Vögel von einem Zweig der fleischfressenden Dinosaurier, den Theropoden, abstammen. Die Bachelorarbeit mit dem Titel „AVES – Die Evolution der Vögel“ zeigt die Entwicklung von der laufenden Echse hin zum fliegenden Vogel mittels einer Naturkundeausstellung. Dabei handelt es sich um eine Sonderausstellung, die sich für die Präsentation in musealen Institutionen eignet. Die chronologisch aufgebaute Ausstellung gliedert sich in sechs Zeitepochen, von der Urzeit bis hin zur Jetztzeit. Diese sind farblich und typografisch so gestaltet, dass sie den Besuchenden eine optimale Orientierung bieten. Hierbei fügen sich einige gestalterische Elemente zusammen, wie plakative Tierillustrationen, die Themeninhalte untermalen, Waldkulissen und auditive Elemente, die eine Raumatmosphäre bilden. Die Ausstellung soll die Besuchenden durch die besondere Atmosphäre nicht nur emotional erreichen, sondern auch das inhaltliche Verständnis fördern und festigen.
Plant virus-like particles, and in particular, tobacco mosaic virus (TMV) particles, are increasingly being used in nano- and biotechnology as well as for biochemical sensing purposes as nanoscaffolds for the high-density immobilization of receptor molecules. The sensitive parameters of TMV-assisted biosensors depend, among others, on the density of adsorbed TMV particles on the sensor surface, which is affected by both the adsorption conditions and surface properties of the sensor. In this work, Ta₂O₅-gate field-effect capacitive sensors have been applied for the label-free electrical detection of TMV adsorption. The impact of the TMV concentration on both the sensor signal and the density of TMV particles adsorbed onto the Ta₂O₅-gate surface has been studied systematically by means of field-effect and scanning electron microscopy methods. In addition, the surface density of TMV particles loaded under different incubation times has been investigated. Finally, the field-effect sensor also demonstrates the label-free detection of penicillinase immobilization as model bioreceptor on TMV particles.
Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.
An acetoin biosensor based on a capacitive electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) structure modified with the enzyme acetoin reductase, also known as butane-2,3-diol dehydrogenase (Bacillus clausii DSM 8716ᵀ), is applied for acetoin detection in beer, red wine, and fermentation broth samples for the first time. The EIS sensor consists of an Al/p-Si/SiO₂/Ta₂O₅ layer structure with immobilized acetoin reductase on top of the Ta₂O₅ transducer layer by means of crosslinking via glutaraldehyde. The unmodified and enzyme-modified sensors are electrochemically characterized by means of leakage current, capacitance–voltage, and constant capacitance methods, respectively.
Communication via serial bus systems, like CAN, plays an important role for all kinds of embedded electronic and mechatronic systems. To cope up with the requirements for functional safety of safety-critical applications, there is a need to enhance the safety features of the communication systems. One measure to achieve a more robust communication is to add redundant data transmission path to the applications. In general, the communication of real-time embedded systems like automotive applications is tethered, and the redundant data transmission lines are also tethered, increasing the size of the wiring harness and the weight of the system. A radio link is preferred as a redundant transmission line as it uses a complementary transmission medium compared to the wired solution and in addition reduces wiring harness size and weight. Standard wireless links like Wi-Fi or Bluetooth cannot meet the requirements for real-time capability with regard to bus communication. Using the new dual-mode radio enables a redundant transmission line meeting all requirements with regard to real-time capability, robustness and transparency for the data bus. In addition, it provides a complementary transmission medium with regard to commonly used tethered links. A CAN bus system is used to demonstrate the redundant data transfer via tethered and wireless CAN.
Project work and inter disciplinarity are integral parts of today's engineering work. It is therefore important to incorporate these aspects into the curriculum of academic studies of engineering. At the faculty of Electrical Engineering and Information Technology an interdisciplinary project is part of the bachelor program to address these topics. Since the summer term 2020 most courses changed to online mode during the Covid-19 crisis including the interdisciplinary projects. This online mode introduces additional challenges to the execution of the projects, both for the students as well as for the lecture. The challenges, but also the risks and chances of this kind of project courses are subject of this paper, based on five different interdisciplinary projects
The course Physics for Electrical Engineering is part of the curriculum of the bachelor program Electrical Engineering at University of Applied Science Aachen.
Before covid-19 the course was conducted in a rather traditional way with all parts (lecture, exercise and lab) face-to-face. This teaching approach changed fundamentally within a week when the covid-19 limitations forced all courses to distance learning. All parts of the course were transformed to pure distance learning including synchronous and asynchronous parts for the lecture, live online-sessions for the exercises and self-paced labs at home. Using these methods, the course was able to impart the required knowledge and competencies. Taking the teacher’s observations of the student’s learning behaviour and engagement, the formal and informal feedback of the students and the results of the exams into account, the new methods are evaluated with respect to effectiveness, sustainability and suitability for competence transfer. Based on this analysis strong and weak points of the concept and countermeasures to solve the weak points were identified. The analysis further leads to a sustainable teaching approach combining synchronous and asynchronous parts with self-paced learning times that can be used in a very flexible manner for different learning scenarios, pure online, hybrid (mixture of online and presence times) and pure presence teaching.
Cardiopulmonary bypass (CPB) is a standard technique for cardiac surgery, but comes with the risk of severe neurological complications (e.g. stroke) caused by embolisms and/or reduced cerebral perfusion. We report on an aortic cannula prototype design (optiCAN) with helical outflow and jet-splitting dispersion tip that could reduce the risk of embolic events and restores cerebral perfusion to 97.5% of physiological flow during CPB in vivo, whereas a commercial curved-tip cannula yields 74.6%. In further in vitro comparison, pressure loss and hemolysis parameters of optiCAN remain unaffected. Results are reproducibly confirmed in silico for an exemplary human aortic anatomy via computational fluid dynamics (CFD) simulations. Based on CFD simulations, we firstly show that optiCAN design improves aortic root washout, which reduces the risk of thromboembolism. Secondly, we identify regions of the aortic intima with increased risk of plaque release by correlating areas of enhanced plaque growth and high wall shear stresses (WSS). From this we propose another easy-to-manufacture cannula design (opti2CAN) that decreases areas burdened by high WSS, while preserving physiological cerebral flow and favorable hemodynamics. With this novel cannula design, we propose a cannulation option to reduce neurological complications and the prevalence of stroke in high-risk patients after CPB.
The Last Sketch
(2021)
Das Projekt thematisiert, in Form eines Animationsfilms, den Umgang eines Vaters mit dem Tod seines Kindes
und den Versuch den Weg zurück zu sich selbst und ins Leben zu finden.
Das Ziel war es die Emotionen der Schauspieler in einen Animationsfilm authentisch zu implementieren. Um den Animationsfilm situationsgerecht erzählen zu können, wurde das Verständnis für Trauer in den Vordergrund gestellt.
Dazu wurden digitale Drehs durchgeführt und viele Bereiche der 3D Gestaltung angewendet.
Viele der Betroffenen erleben besonders in den ersten Tagen nach dem Verlust ihres Kindes nicht das notwendige Verständnis für ihre Trauer.
Diese Projektarbeit möchte aufzeigen, wie unterschiedlich Menschen trauern und wie sie sich in ihrer Verschiedenheit verlieren können,
besonders wenn es um das gemeinsame Kind geht.
Wenn ein Kind im Sterben liegt, steht für die Eltern sein Wohlbefinden an erster Stelle. Sie wollen alles richtig machen.
Der Protagonist des Films (Teo) und seine Frau Mia haben jedoch unterschiedliche Vorstellung davon, was das Richtige ist und auch nach dem
Tod ihres Kindes haben sie unterschiedliche Bewältigungsstrategien, um mit diesem Schicksalsschlag umzugehen.
Einer der Gründe, warum 80% der Ehepaare sich nach so einem Schicksalsschlag trennen liegt in genau dieser Problematik, weswegen es wichtig ist, diese Thematik zu beleuchten.
Kawasaki Heavy Industries, LTD. (KHI) has research and development projects for a future hydrogen society. These projects comprise the complete hydrogen cycle, including the production of hydrogen gas, the refinement and liquefaction for transportation and storage, and finally the utilization in a gas turbine for electricity and heat supply. Within the development of the hydrogen gas turbine, the key technology is stable and low NOx hydrogen combustion, namely the Dry Low NOx (DLN) hydrogen combustion.
KHI, Aachen University of Applied Science, and B&B-AGEMA have investigated the possibility of low NOx micro-mix hydrogen combustion and its application to an industrial gas turbine combustor. From 2014 to 2018, KHI developed a DLN hydrogen combustor for a 2MW class industrial gas turbine with the micro-mix technology. Thereby, the ignition performance, the flame stability for equivalent rotational speed, and higher load conditions were investigated. NOx emission values were kept about half of the Air Pollution Control Law in Japan: 84ppm (O2-15%). Hereby, the elementary combustor development was completed.
From May 2020, KHI started the engine demonstration operation by using an M1A-17 gas turbine with a co-generation system located in the hydrogen-fueled power generation plant in Kobe City, Japan. During the first engine demonstration tests, adjustments of engine starting and load control with fuel staging were investigated. On 21st May, the electrical power output reached 1,635 kW, which corresponds to 100% load (ambient temperature 20 °C), and thereby NOx emissions of 65 ppm (O2-15, 60 RH%) were verified. Here, for the first time, a DLN hydrogen-fueled gas turbine successfully generated power and heat.
Die »tape foundry« ist eine interdisziplinäre Distributionsplattform für studentische Schriften, die Studierende auf dem großen Type-Design Markt neu platziert und einen Raum zur Entfaltung gibt. Besonders durch Instagram ist die heutige Type-Designszene größer denn je und viele Entwürfe gehen in der Maße unter. Um diesem Phänomen entgegenzuwirken wurde die »tape foundry« ins Leben gerufen. Sie versucht mit der Kombination aus Fotografie, Type Design und der Funktion als Kassettenlabel neue interdisziplinäre Wege zu gehen, um sich von der klassischen Ästhetik abzusetzen. Die Webseite stellt sich bewusst gegen gängige UX/UI Standards und setzt auf neue Nutzungsprinzipien kombiniert mit einer lauten kontrastreichen Bildwelt.
Concentrating Solar Power
(2021)
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.
During the Covid-19 pandemic, vocational colleges, universities of applied science and technical universities often had to cancel laboratory sessions requiring students’ attendance. These above of all are of decisive importance in order to give learners an understanding of theory through practical work.This paper is a contribution to the implementation of distance learning for laboratory work applicable for several upper secondary educational facilities. Its aim is to provide a paradigm for hybrid teaching to analyze and control a non-linear system depicted by a tank model. For this reason, we redesign a full series of laboratory sessions on the basis of various challenges. Thus, it is suitable to serve different reference levels of the European Qualifications Framework (EQF).We present problem-based learning through online platforms to compensate the lack of a laboratory learning environment. With a task deduced from their future profession, we give students the opportunity to develop own solutions in self-defined time intervals. A requirements specification provides the framework conditions in terms of time and content for students having to deal with the challenges of the project in a self-organized manner with regard to inhomogeneous previous knowledge. If the concept of Complete Action is introduced in classes before, they will automatically apply it while executing the project.The goal is to combine students’ scientific understanding with a procedural knowledge. We suggest a series of remote laboratory sessions that combine a problem formulation from the subject area of Measurement, Control and Automation Technology with a project assignment that is common in industry by providing extracts from a requirements specification.
Zwei sind eine Gemeinschaft: Illustrative Neuinterpretation des Romans "Eine Insel" von T. Pratchett
(2021)
Das Projekt „Zwei sind eine Gemeinschaft“ befasst sich mit der Entwicklung einer gebundenen Fassung der Graphic Novel als Adaption des Kinderromans „Eine Insel“ von Terry Pratchett. Diese soll den Betrachtenden ermöglichen, mittels ansprechenden Illustrationen tiefer in die fantasievolle Welt der Geschichte einzutauchen, dem Alltag zu entfliehen und so die Begeisterung zum Medium Buch wieder aufleben zu lassen. Durch die Verbindung von Techniken des Grafikdesigns und der klassischen Illustration verbindet der Stil sowohl die moderne, ausdrucksstarke und sehr grafische Bildsprache mit der Eigenschaft, kreativen Interpretationsspielraum zu lassen und tiefe Emotionen zu erzeugen. Die besondere Innovation des Projekts zeigt sich durch das Konzept des illustrativen Baukastensystems, welches ermöglicht, die einzelnen Illustrationen effizient und intuitiv zu gestalten.
This article introduces a new maritime search and rescue system based on S-band illumination harmonic radar (HR). Passive and active tags have been developed and tested attached to life jackets and a rescue boat. This system was able to detect and range the active tags up to a range of 5800 m in tests on the Baltic Sea with an antenna input power of only 100 W. All electronic GHz components of the system, excluding the S-band power amplifier, were custom developed for this purpose. Special attention is given to the performance and conceptual differences between passive and active tags used in the system and integration with a maritime X-band navigation radar is demonstrated.
This paper presents a new SIMO radar system based on a harmonic radar (HR) stepped frequency continuous wave (SFCW) architecture. Simple tags that can be electronically individually activated and deactivated via a DC control voltage were developed and combined to form an MO array field. This HR operates in the entire 2.45 GHz ISM band for transmitting the illumination signal and receives at twice the stimulus frequency and bandwidth centered around 4.9 GHz. This paper presents the development, the basic theory of a HR system for the characterization of objects placed into the propagation path in-between the radar and the reflectors (similar to a free-space measurement with a network analyzer) as well as first measurements performed by the system. Further detailed measurement series will be made available later on to other researchers to develop AI and machine learning based signal processing routines or synthetic aperture radar algorithms for imaging, object recognition, and feature extraction. For this purpose, the necessary information is published in this paper. It is explained in detail why this SIMO-HR can be an attractive solution augmenting or replacing existing systems for radar measurements in production technology for material under test measurements and as a simplified MIMO system. The novel HR transfer function, which is a basis for researchers and developers for material characterization or imaging algorithms, is introduced and metrologically verified in a well traceable coaxial setup.
Audio-Inhalte wie Hörbücher erfreuen sich gerade seit vergangenem Jahr immer größerer Beliebtheit. Oft werden nebenbei jedoch andere Tätigkeiten verrichtet und dem Hörbuch wird weniger Aufmerksamkeit geschenkt, als es beim Lesen des entsprechenden Buches der Fall wäre. »Das Auge hört mit« beinhaltet ein Konzept, welches den Fokus wieder auf das Hörbuch und die Erzählung lenkt. Innerhalb der Arbeit wurde dazu ein audiovisuelles Erlebnis für Nutzende geschaffen, das einen spannenden Ausgleich zum Alltag bietet. Am Beispiel des Hörbuchs „Der Goldene Kompass“ von Philip Pullman ist ein digitales Bilderbuch entstanden, wobei zu ausgewählten Szenen passende Illustrationen erstellt wurden. Diese wurden als eine Art Diashow unter das Hörbuch gelegt. Untermalt von Animationen und Kamerabewegungen wird so das Vorstellungsvermögen angeregt, um gänzlich in die Geschichte eintauchen zu können.
Schon immer haben sich Menschen Geschichten über den Ursprung der Welt erzählt. Die Arbeit „Die Geburt der Dinge“ thematisiert auf literarische und illustrative Weise ausgewählte Schöpfungsgeschichten rund um den Globus und quer durch die Zeitgeschichte hindurch. Darunter befinden sich Platons Schöpfungstheorie, eine Geschichte der Inuit, ein Auszug der isländischen Edda oder auch der älteste bekannte niedergeschriebene Schöpfungstext aus dem alten Mesopotamien. Zusätzlich werden Zusammenhänge zwischen diesen Texten hergestellt, die sich mit Geschlechterrollen oder Symboliken befassen. Außerdem wird ein Bezug zur Gegenwart hergestellt. Ziel der Arbeit ist es, Menschen mehr für Schöpfungsgeschichten und deren Auswirkungen auf unser alltägliches Leben zu sensibilisieren und Offenheit gegenüber anderen Kulturen zu schaffen.
Die Kunst des Theaters ist alt. Gegenwärtig zählt sie allerdings immer noch zu den wichtigsten Trägern des künstlerischen Kulturguts. Doch die Welt in der wir leben hat sich in den letzten Jahren deutlich verändert. Sie ist komplexer geworden. Die Anzahl der losen Informationen, die in unsere Wahrnehmungsbereiche hineinragen, hat sich explosionsartig erhöht. Ein großer Anteil dieser Veränderung ist auf die Digitalisierung verschiedener Lebensbereiche zurückzuführen. Die Werkzeuge, welche im Zuge der Digitalisierung kreiert wurden, werden von den meisten heute selbstverständlich genutzt. Doch was bedeutet diese neue Entwicklung für das Theater und wie sollte es auf diese Veränderungen reagieren? Als gestalterische Antwort entstand ein neues Erscheinungsbild, welches crossmedial sowohl die analogen Säulen des Theaters, als auch die neuen digitalen Formen des Alltags auffangen und kommunizieren kann.
Eine Kampagne, die darauf ausgerichtet ist, die Bevölkerung auf sozialer Ebene aufzurufen, Impf-Skeptiker aufzuklären und von Impfungen zu überzeugen. Anhand von offiziellen Statistiken, die optisch ansprechend aufbereitet wurden, werden die Menschen über Krankheiten und dazu gehörige Risiken informiert. Des Weiteren wird der Impferfolg grafisch dokumentiert und leicht verständlich präsentiert, ohne Fakten auszulassen.
Durch eine Serie Plakate verschiedener Formate werden die Betrachter animiert, die Homepage impfen.info aufzusuchen und das reichhaltige Informationsangebot zu nutzen.
Mithilfe einer amüsanten Postkartenreihe wird die Verbreitung von Krankheitserregern simuliert und postalisch in die Haushalte der Impfgegner- und Skeptiker gebracht, um zu verdeutlichen, wie rasant Viren sich verbreiten und wie wichtig es ist, sich und seine Lieben zu schützen.
Test-retest reliability of the internal shoulder rotator muscles' stretch reflex in healthy men
(2021)
Until now the reproducibility of the short latency stretch reflex of the internal rotator muscles of the glenohumeral joint has not been identified. Twenty-three healthy male participants performed three sets of external shoulder rotation stretches with various pre-activation levels on two different dates of measurement to assess test-retest reliability. All stretches were applied with a dynamometer acceleration of 104°/s2 and a velocity of 150°/s. Electromyographical response was measured via surface EMG. Reflex latencies showed a pre-activation effect (ƞ2 = 0,355). ICC ranged from 0,735 to 0,909 indicating an overall “good” relative reliability. SRD 95% lay between ±7,0 to ±12,3 ms.. The reflex gain showed overall poor test-retest reproducibility. The chosen methodological approach presented a suitable test protocol for shoulder muscles stretch reflex latency evaluation. A proof-of-concept study to validate the presented methodical approach in shoulder involvement including subjects with clinically relevant conditions is recommended.