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Living product: ein Ansatz, lebendige Organismen mit einem Produkt zu vereinen und nutzbar zu machen
(2021)
Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, in welcher Form sich lebendige Organismen – hier insbesondere Pilze - in die Produktwelt integrieren lassen. In welcher Art und Weise beeinflusst ein Organismus das Produkterlebnis?
Im Rahmen dieser Arbeit sind vier verschiedene Produkte entstanden, die die Stärken des Materials Myzelium demonstrieren. Myzelium bezeichnet das sehr dichte Wurzelnetzwerk eines Pilzes. Dieses lebendige Netzwerk kann dazu genutzt werden, um organische Stoffe miteinander zu verwachsen und somit Formen entstehen zu lassen. Die so entstandenen Produkte sind in eine Konzeptumgebung eingebettet, in der der Verbrauchende die Natur durch naturnähere Produkte (Form, Material und gewachsene Strukturen) neu erlebt.
Gezeigt wird ein Packaging für Einmachgläser, ein Kressebeet, ein Wandregal und ein Teelicht.
Dieses Jahr werden allein in Deutschland ca. 47 Millionen Sneaker verkauft. Die Sneakerbranche boomt und ist nicht mehr aufzuhalten. Was zu Beginn nur ein Sportschuh war, ist heute ein Lifestyleprodukt und auf dem Markt und im Alltag nicht mehr wegzudenken. Der Hype um den neuesten Sneaker ist unglaublich groß und das Bedürfnis nach dem Präsentieren und dem zur Schau stellen wächst.
Mit der float collection gelingt es, den Verkaufs- und Ausstellungsraum ganz individuell und vielseitig zu gestalten. Das Besondere hier ist, dass die Schuhe sich visuell schwebend in den Regalen etablieren und so von allen Seiten betrachtet werden können. Das Konstrukt ist modular und bringt durch das Material Metall eine lange Produktlebensdauer mit sich.
So bringst du nicht nur die Sneaker, sondern auch die Herzen deiner Kunden zum Schweben.
Let the shoes float.
Living Books ist ein in Aachen stationiertes Event der Buchhandlungskette Mayersche, welches Kinder und Jugendliche zum Lesen animieren soll, indem Technik und Unterhaltungsmedien mit dem Buch verbunden werden. Hierzu werden die Möglichkeiten der virtuellen Realität genutzt sowie einzigartige Marketingstrategien, die sich ebenfalls neuartiger Technik bedienen, um das Interesse und die Neugierde junger Menschen zu wecken. Vor Ort wird man zum ersten Mal mit dem Buch konfrontiert. Bis dahin wirkt das Event schlichtweg wie ein Fantreffen zu Buchverfilmungen. Nacheinander betreten die jungen Besucher mithilfe einer VR-Brille eine Welt, die einem Buch entstammt, um ihnen die Geschichte spielerisch näherzubringen. Mithilfe der neuen Welt und einem plötzlichen Ende soll Neugierde für das Buch geweckt werden. Das Interesse für die Geschichte soll am Ende größer sein als die Abneigung gegen das Lesen.
Temporärer, mobiler Lebensraum: ein Wohnkonzept für Tinyhouses aus alten, ungenutzten Bahnwaggons
(2021)
Das Olympiagelände in München wurde im Jahre 1972 durch die Münchener S-Bahn erreichbar. Nach der Nutzung während der Olympischen Spiele wurde die Strecke weiterhin von der Linie S3angefahren, aber schließlich 1988 stillgelegt und steht seither unter Denkmalschutz. Das umfassende Gelände ist bis heute gut ausgebaut und bietet viel Raum für Freizeitaktivitäten. Nun bietet sich dieser Standort für ein neues Wohnkonzept an. Aus alten, nicht mehr nutzbaren Bahnwaggons entstehen Tinyhouse-Module. Aus dem alten Olympiabahnhof der S3 wird ein neues Viertel für junge Leute, Studenten und alle anderen, die sich vorstellen können in einem Tinyhouse zu wohnen.
Durch die Urbanisierung, wird es in Städten immer enger und der Verkehr nimmt zu. Das hat hohe Emissionen und Platzmangel zur Folge. In der Masterarbeit wurde die Abhängigkeit zum Auto in der Stadt hinterfragt und ein Konzept erarbeitet, welches die Autonutzung und den Autobesitz ablöst. Dabei entstand ein neuer Fahrradanhänger, der eine multifunktionale Nutzung zulässt und einen elektrischen Antrieb besitzt. Dadurch bietet er einen komfortablen Support im Alltag. Zudem wurde ein Geschäftskonzept entwickelt, welches ermöglicht, den Anhänger mit einem digitalen Ausleihsystem unter Nachbarn oder Freunden zu teilen. Ein wichtiges Kriterium für das Produkt und den Service war, dass die Mobilität der Zukunft nicht nur nachhaltig sein soll, sondern auch Laune machen muss.
Um den immer komplexer werdenden Ansprüchen an Wohnraum gerecht zu werden, braucht es Möbel, die vielseitig und anpassbar sind. Koji ist ein Tisch, dessen Tischplatte unkompliziert in der Höhe verstellt werden und so in diversen Wohnsituationen eingesetzt werden kann. Er kann als Esstisch genauso genutzt werden wie als Beistell- oder Couchtisch.
Durch die Mechanik, die die Höhenverstellbarkeit ermöglicht, bekommt der Tisch einen verspielten, beinahe lebendigen Charakter, der zur Interaktion einlädt. Er ist mehr als ein stummer Begleiter des Alltags, sondern vielmehr Inspiration, seine Umgebung aktiv zu gestalten, um sie so für sich optimal einzurichten.
Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) is routinely performed by the internal or external standardization. The manuscript describes a simple alternative to these common workflows by using NMR signal of another active nuclei of calibration compound. For example, for any arbitrary compound quantification by NMR can be based on the use of an indirect concentration referencing that relies on a solvent having both 1H and 2H signals. To perform high-quality quantification, the deuteration level of the utilized deuterated solvent has to be estimated.
In this contribution the new method was applied to the determination of deuteration levels in different deuterated solvents (MeOD, ACN, CDCl3, acetone, benzene, DMSO-d6). Isopropanol-d6, which contains a defined number of deuterons and protons, was used for standardization. Validation characteristics (precision, accuracy, robustness) were calculated and the results showed that the method can be used in routine practice. Uncertainty budget was also evaluated. In general, this novel approach, using standardization by 2H integral, benefits from reduced sample preparation steps and uncertainties, and can be applied in different application areas (purity determination, forensics, pharmaceutical analysis, etc.).
Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) is considered as a powerful tool for multicomponent mixture analysis as well as for the purity determination of single compounds. Special attention is currently paid to the training of operators and study directors involved in qNMR testing. To assure that only qualified personnel are used for sample preparation at our GxP-accredited laboratory, weighing test was proposed. Sixteen participants performed six-fold weighing of the binary mixture of dibutylated hydroxytoluene (BHT) and 1,2,4,5-tetrachloro-3-nitrobenzene (TCNB). To evaluate the quality of data analysis, all spectra were evaluated manually by a qNMR expert and using in-house developed automated routine. The results revealed that mean values are comparable and both evaluation approaches are free of systematic error. However, automated evaluation resulted in an approximately 20% increase in precision. The same findings were revealed for qNMR analysis of 32 compounds used in pharmaceutical industry. Weighing test by six-fold determination in binary mixtures and automated qNMR methodology can be recommended as efficient tools for evaluating staff proficiency. The automated qNMR method significantly increases throughput and precision of qNMR for routine measurements and extends application scope of qNMR.
Dual frequency magnetic excitation of magnetic nanoparticles (MNP) enables enhanced biosensing applications. This was studied from an experimental and theoretical perspective: nonlinear sum-frequency components of MNP exposed to dual-frequency magnetic excitation were measured as a function of static magnetic offset field. The Langevin model in thermodynamic equilibrium was fitted to the experimental data to derive parameters of the lognormal core size distribution. These parameters were subsequently used as inputs for micromagnetic Monte-Carlo (MC)-simulations. From the hysteresis loops obtained from MC-simulations, sum-frequency components were numerically demodulated and compared with both experiment and Langevin model predictions. From the latter, we derived that approximately 90% of the frequency mixing magnetic response signal is generated by the largest 10% of MNP. We therefore suggest that small particles do not contribute to the frequency mixing signal, which is supported by MC-simulation results. Both theoretical approaches describe the experimental signal shapes well, but with notable differences between experiment and micromagnetic simulations. These deviations could result from Brownian relaxations which are, albeit experimentally inhibited, included in MC-simulation, or (yet unconsidered) cluster-effects of MNP, or inaccurately derived input for MC-simulations, because the largest particles dominate the experimental signal but concurrently do not fulfill the precondition of thermodynamic equilibrium required by Langevin theory.
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.
Wohnen als neue soziale Frage ist mehr als die Produktion neuer Formen von Wohnen und deren architektonischer Gestalt, und auch mehr als nur die Umsetzung sich verändernder, jedoch individuell formulierter Wohnwünsche. Sie spannt sich auf zwischen gesellschafts- und nachhaltigkeitspolitischen, hardcore-kapitalistischen und globalen Rahmenbedingungen, Hardware und Software, Individuum und Gemeinwohl, Konsum und Mitgestaltung. Entscheidend sind die Akteure und die Art und Weise, wie und nach welchen Maßstäben sie handeln. Entscheidend ist aber auch, Wohnen sowohl kontextuell wie auch programmatisch neu zu denken und dadurch zu neuen Mischungen, Nachbarschaften und Bewertungskriterien einer Projekt- und Stadtentwicklung zu kommen, die mehr als die Summe seiner Einzelteile wollen – ein gutes Leben für Alle abseits der Frage des Geldbeutels und der sozialen Zugehörigkeit.
Background:
Additional stabilization of the “comma sign” in anterosuperior rotator cuff repair has been proposed to provide biomechanical benefits regarding stability of the repair.
Purpose:
This in vitro investigation aimed to investigate the influence of a comma sign–directed reconstruction technique for anterosuperior rotator cuff tears on the primary stability of the subscapularis tendon repair.
Study Design:
Controlled laboratory study.
Methods:
A total of 18 fresh-frozen cadaveric shoulders were used in this study. Anterosuperior rotator cuff tears (complete full-thickness tear of the supraspinatus and subscapularis tendons) were created, and supraspinatus repair was performed with a standard suture bridge technique. The subscapularis was repaired with either a (1) single-row or (2) comma sign technique. A high-resolution 3D camera system was used to analyze 3-mm and 5-mm gap formation at the subscapularis tendon-bone interface upon incremental cyclic loading. Moreover, the ultimate failure load of the repair was recorded. A Mann-Whitney test was used to assess significant differences between the 2 groups.
Results:
The comma sign repair withstood significantly more loading cycles than the single-row repair until 3-mm and 5-mm gap formation occurred (P≤ .047). The ultimate failure load did not reveal any significant differences when the 2 techniques were compared (P = .596).
Conclusion:
The results of this study show that additional stabilization of the comma sign enhanced the primary stability of subscapularis tendon repair in anterosuperior rotator cuff tears. Although this stabilization did not seem to influence the ultimate failure load, it effectively decreased the micromotion at the tendon-bone interface during cyclic loading.
Clinical Relevance:
The proposed technique for stabilization of the comma sign has shown superior biomechanical properties in comparison with a single-row repair and might thus improve tendon healing. Further clinical research will be necessary to determine its influence on the functional outcome.
In the context of the Solvency II directive, the operation of an internal risk model is a possible way for risk assessment and for the determination of the solvency capital requirement of an insurance company in the European Union. A Monte Carlo procedure is customary to generate a model output. To be compliant with the directive, validation of the internal risk model is conducted on the basis of the model output. For this purpose, we suggest a new test for checking whether there is a significant change in the modeled solvency capital requirement. Asymptotic properties of the test statistic are investigated and a bootstrap approximation is justified. A simulation study investigates the performance of the test in the finite sample case and confirms the theoretical results. The internal risk model and the application of the test is illustrated in a simplified example. The method has more general usage for inference of a broad class of law-invariant and coherent risk measures on the basis of a paired sample.
The on-chip integration of multiple biochemical sensors based on field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) is challenging due to technological difficulties in realization of electrically isolated EISCAPs on the same Si chip. In this work, we present a new simple design for an array of on-chip integrated, individually electrically addressable EISCAPs with an additional control gate (CG-EISCAP). The existence of the CG enables an addressable activation or deactivation of on-chip integrated individual CG-EISCAPs by simple electrical switching the CG of each sensor in various setups, and makes the new design capable for multianalyte detection without cross-talk effects between the sensors in the array. The new designed CG-EISCAP chip was modelled in so-called floating/short-circuited and floating/capacitively-coupled setups, and the corresponding electrical equivalent circuits were developed. In addition, the capacitance-voltage curves of the CG-EISCAP chip in different setups were simulated and compared with that of a single EISCAP sensor. Moreover, the sensitivity of the CG-EISCAP chip to surface potential changes induced by biochemical reactions was simulated and an impact of different parameters, such as gate voltage, insulator thickness and doping concentration in Si, on the sensitivity has been discussed.
Magnetic nanoparticle relaxation in biomedical application: focus on simulating nanoparticle heating
(2021)
An approach to automatically generate a dynamic energy simulation model in Modelica for a single existing building is presented. It aims at collecting data about the status quo in the preparation of energy retrofits with low effort and costs. The proposed method starts from a polygon model of the outer building envelope obtained from photogrammetrically generated point clouds. The open-source tools TEASER and AixLib are used for data enrichment and model generation. A case study was conducted on a single-family house. The resulting model can accurately reproduce the internal air temperatures during synthetical heating up and cooling down. Modelled and measured whole building heat transfer coefficients (HTC) agree within a 12% range. A sensitivity analysis emphasises the importance of accurate window characterisations and justifies the use of a very simplified interior geometry. Uncertainties arising from the use of archetype U-values are estimated by comparing different typologies, with best- and worst-case estimates showing differences in pre-retrofit heat demand of about ±20% to the average; however, as the assumptions made are permitted by some national standards, the method is already close to practical applicability and opens up a path to quickly estimate possible financial and energy savings after refurbishment.
In addition to electromobility and alternative drive systems, a focus is set on electrically driven compressors (EDC), with a high potential for increasing the efficiency of internal combustion engines (ICE) and fuel cells [01]. The primary objective is to increase the ICE torque, provided independently of the ICE speed by compressing the intake air and consequently the ICE filling level supported by the compressor. For operation independent from the ICE speed, the EDC compressor is decoupled from the turbine by using an electric compressor motor (CM) instead of the turbine. ICE performances can be increased by the use of EDC where individual compressor parameters are adapted to the respective application area [02] [03]. This task contains great challenges, increased by demands with regard to pollutant reduction while maintaining constant performance and reduced fuel consumption. The FH-Aachen is equipped with an EDC test bench which enables EDC-investigations in various configurations and operating modes. Characteristic properties of different compressors can be determined, which build the basis for a comparison methodology. Subject of this project is the development of a comparison methodology for EDC with an associated evaluation method and a defined overall evaluation method. For the application of this comparison methodology, corresponding series of measurements are carried out on the EDC test bench using an appropriate test device.
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.
Rehabilitative body weight supported gait training aims at restoring walking function as a key element in activities of daily living. Studies demonstrated reductions in muscle and joint forces, while kinematic gait patterns appear to be preserved with up to 30% weight support. However, the influence of body weight support on muscle architecture, with respect to fascicle and series elastic element behavior is unknown, despite this having potential clinical implications for gait retraining. Eight males (31.9 ± 4.7 years) walked at 75% of the speed at which they typically transition to running, with 0% and 30% body weight support on a lower-body positive pressure treadmill. Gastrocnemius medialis fascicle lengths and pennation angles were measured via ultrasonography. Additionally, joint kinematics were analyzed to determine gastrocnemius medialis muscle–tendon unit lengths, consisting of the muscle's contractile and series elastic elements. Series elastic element length was assessed using a muscle–tendon unit model. Depending on whether data were normally distributed, a paired t-test or Wilcoxon signed rank test was performed to determine if body weight supported walking had any effects on joint kinematics and fascicle–series elastic element behavior. Walking with 30% body weight support had no statistically significant effect on joint kinematics and peak series elastic element length. Furthermore, at the time when peak series elastic element length was achieved, and on average across the entire stance phase, muscle–tendon unit length, fascicle length, pennation angle, and fascicle velocity were unchanged with respect to body weight support. In accordance with unchanged gait kinematics, preservation of fascicle–series elastic element behavior was observed during walking with 30% body weight support, which suggests transferability of gait patterns to subsequent unsupported walking.
Kinder im Kontext von medizinischen Einrichtungen.
Kinder sind keine kleinen Erwachsenen und erfordern einen auf sie angepassten Zugang zu medizinischen Behandlungsabläufen. Das Konzept basiert auf dem Gestaltungsprinzip des „Child Centered Design“ mit Befragungen von Experten der Pädiatrie und Forschung sowie mit enger Zusammenarbeit mit Kindern.
Entstanden ist ein Produkt welches Skepsis und Angst junger Patienten im Alter von 6 bis 14 Jahren bei stationären Aufenthalten in Krankenhäusern mindert und ihren Heilungsprozess positiv unterstützt. Unter Einbezug von digitalen Möglichkeiten wie Augmented Reality erklärt „ViU“, ein Krankenhaus-Companion in Eulen-Optik, den kleinen Patienten Funktionen und das Wirken verschiedenster medizinischer Geräte und Behandlungen. So wird nicht nur der Rate an Traumata durch Krankenhausaufenthalte bei Kindern entgegengewirkt, sondern auch das Krankenhauspersonal im Umgang mit Kindern im Klinikalltag entlastet.
As a low-input crop, Miscanthus offers numerous advantages that, in addition to agricultural applications, permits its exploitation for energy, fuel, and material production. Depending on the Miscanthus genotype, season, and harvest time as well as plant component (leaf versus stem), correlations between structure and properties of the corresponding isolated lignins differ. Here, a comparative study is presented between lignins isolated from M. x giganteus, M. sinensis, M. robustus and M. nagara using a catalyst-free organosolv pulping process. The lignins from different plant constituents are also compared regarding their similarities and differences regarding monolignol ratio and important linkages. Results showed that the plant genotype has the weakest influence on monolignol content and interunit linkages. In contrast, structural differences are more significant among lignins of different harvest time and/or season. Analyses were performed using fast and simple methods such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Data was assigned to four different linkages (A: β-O-4 linkage, B: phenylcoumaran, C: resinol, D: β-unsaturated ester). In conclusion, A content is particularly high in leaf-derived lignins at just under 70% and significantly lower in stem and mixture lignins at around 60% and almost 65%. The second most common linkage pattern is D in all isolated lignins, the proportion of which is also strongly dependent on the crop portion. Both stem and mixture lignins, have a relatively high share of approximately 20% or more (maximum is M. sinensis Sin2 with over 30%). In the leaf-derived lignins, the proportions are significantly lower on average. Stem samples should be chosen if the highest possible lignin content is desired, specifically from the M. x giganteus genotype, which revealed lignin contents up to 27%. Due to the better frost resistance and higher stem stability, M. nagara offers some advantages compared to M. x giganteus. Miscanthus crops are shown to be very attractive lignocellulose feedstock (LCF) for second generation biorefineries and lignin generation in Europe.
Even though BIM (Building Information Modelling) is successfully implemented in most of the world, it is still in the early stages in Germany, since the stakeholders are sceptical of its reliability and efficiency. The purpose of this paper is to analyse the opportunities and obstacles to implementing BIM for prefabrication. Among all other advantages of BIM, prefabrication is chosen for this paper because it plays a vital role in creating an impact on the time and cost factors of a construction project. The project stakeholders and participants can explicitly observe the positive impact of prefabrication, which enables the breakthrough of the scepticism factor among the small-scale construction companies. The analysis consists of the development of a process workflow for implementing prefabrication in building construction followed by a practical approach, which was executed with two case studies. It was planned in such a way that, the first case study gives a first-hand experience for the workers at the site on the BIM model so that they can make much use of the created BIM model, which is a better representation compared to the traditional 2D plan. The main aim of the first case study is to create a belief in the implementation of BIM Models, which was succeeded by the execution of offshore prefabrication in the second case study. Based on the case studies, the time analysis was made and it is inferred that the implementation of BIM for prefabrication can reduce construction time, ensures minimal wastes, better accuracy, less problem-solving at the construction site. It was observed that this process requires more planning time, better communication between different disciplines, which was the major obstacle for successful implementation. This paper was carried out from the perspective of small and medium-sized mechanical contracting companies for the private building sector in Germany.
The molecular weight properties of lignins are one of the key elements that need to be analyzed for a successful industrial application of these promising biopolymers. In this study, the use of 1H NMR as well as diffusion-ordered spectroscopy (DOSY NMR), combined with multivariate regression methods, was investigated for the determination of the molecular weight (Mw and Mn) and the polydispersity of organosolv lignins (n = 53, Miscanthus x giganteus, Paulownia tomentosa, and Silphium perfoliatum). The suitability of the models was demonstrated by cross validation (CV) as well as by an independent validation set of samples from different biomass origins (beech wood and wheat straw). CV errors of ca. 7–9 and 14–16% were achieved for all parameters with the models from the 1H NMR spectra and the DOSY NMR data, respectively. The prediction errors for the validation samples were in a similar range for the partial least squares model from the 1H NMR data and for a multiple linear regression using the DOSY NMR data. The results indicate the usefulness of NMR measurements combined with multivariate regression methods as a potential alternative to more time-consuming methods such as gel permeation chromatography.
In this study, a recently proposed NMR standardization approach by 2H integral of deuterated solvent for quantitative multicomponent analysis of complex mixtures is presented. As a proof of principle, the existing NMR routine for the analysis of Aloe vera products was modified. Instead of using absolute integrals of targeted compounds and internal standard (nicotinamide) from 1H-NMR spectra, quantification was performed based on the ratio of a particular 1H-NMR compound integral and 2H-NMR signal of deuterated solvent D2O. Validation characteristics (linearity, repeatability, accuracy) were evaluated and the results showed that the method has the same precision as internal standardization in case of multicomponent screening. Moreover, a dehydration process by freeze drying is not necessary for the new routine. Now, our NMR profiling of A. vera products needs only limited sample preparation and data processing. The new standardization methodology provides an appealing alternative for multicomponent NMR screening. In general, this novel approach, using standardization by 2H integral, benefits from reduced sample preparation steps and uncertainties, and is recommended in different application areas (purity determination, forensics, pharmaceutical analysis, etc.).
The investigation of the possibility to determine various characteristics of powder heparin (n = 115) was carried out with infrared spectroscopy. The evaluation of heparin samples included several parameters such as purity grade, distributing company, animal source as well as heparin species (i.e. Na-heparin, Ca-heparin, and heparinoids). Multivariate analysis using principal component analysis (PCA), soft independent modelling of class analogy (SIMCA), and partial least squares – discriminant analysis (PLS-DA) were applied for the modelling of spectral data. Different pre-processing methods were applied to IR spectral data; multiplicative scatter correction (MSC) was chosen as the most relevant.
Obtained results were confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Good predictive ability of this approach demonstrates the potential of IR spectroscopy and chemometrics for screening of heparin quality. This approach, however, is designed as a screening tool and is not considered as a replacement for either of the methods required by USP and FDA.
Diese Bachelorarbeit widmet sich dem nachhaltigen Packaging-Design von Kosmetikprodukten. Dies wird am Beispiel eines Naturkosmetik-Unternehmens dargestellt. Die Gestaltung einer Shampoo-Flasche wird in dem vorliegenden Projekt exemplarisch für die thematische und gestalterische Untersuchung genutzt. Zudem wurden mit Tube und Tiegel noch zwei weitere Verpackungsformen erstellt.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine nachhaltige Verpackung zu gestalten. Diese soll den hohen CO2-Ausstoß bei der Herstellung von Verpackungen verringern und dabei dem Anspruch des Marketings gerecht werden.
Hierbei wurde ein Logo-Design, ein Farbkonzept, eine einheitliche Formsprache und eine Typografie erarbeitet.
Generative Gestaltung: wie eine Herangehensweise die Zukunft des Designs revolutionieren könnte.
(2021)
Diese Bachelorarbeit setzt sich mit der „Generativen Gestaltung“ und ihren Möglichkeiten für Gestaltende auseinander. Die automatisierte Bearbeitung eines gestalterischen Projektes soll vorrangig Vorteile beim Arbeiten mit großen Datenmengen bieten.
Ziel war es, eine Plakatreihe zu entwerfen, die auf der Grundlage eines Codes - also eines strikten Regelwerks - basiert. Mithilfe dieses Verfahrens kann auf Knopfdruck eine beliebige Menge an Plakaten generiert werden. Durch die Festlegung bestimmter Parameter innerhalb des Codes wird gewährleistet, dass jedes ausgespielte Plakat anders ist als sein Vorgänger.
Diese Arbeit dient als eine erste anskizzierte Grundlage dafür, wie grafischer Output automatisiert und vor allem aktualisiert generiert werden kann. Dieses Prinzip kann auf eine Vielzahl von Inhalten und Umsetzungen angewendet werden.
Multisensorisches Branding bezeichnet die Gestaltung für mindestens zwei Sinne.
Diese Bachelorarbeit beinhaltet daher ein Konzept, um sehbehinderten Menschen und Blinden das Branding einer Marke im Bereich der Bekleidungsindustrie zugänglich zu machen.
Durch die gezielte Kombination von Haptik und Optik ist im Rahmen dieser Arbeit eine Bekleidungsmarke entstanden, deren Textilien jegliche Informationen für sehbehinderte und blinde Menschen enthalten, ohne dabei auf eine ansprechende Optik für Sehende zu verzichten. Vor allem durch neu entwickelte Open Source Symbole, die fühlbar sind, und einen Barcode wird Betroffenen in Zukunft der Kauf von Bekleidung sowie der Waschvorgang erleichtert.
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.
„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!
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.
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.
Da die Gesellschaft in Deutschland immer älter wird, steigt auch die Nachfrage nach Gehhilfen wie beispielsweise einem Rollator. Im Alter steigt das Erkrankungsrisiko für Krankheiten, die die Mobilität erschweren können. An diesem Punkt setzt der Rollator MORO an und bietet wieder Sicherheit beim Gehen.
Für den MORO sind Hindernisse wie Bordsteinkanten kein Problem, da er sie mit speziellen Rädern spielend überwinden kann. Zusätzlich bietet er ergonomische Handgriffe, die entsprechend der jeweiligen Krankheit angepasst und ausgetauscht werden können sowie einen Sitz und eine Rückenlehne. Da der MORO aus Carbon hergestellt wird, ist er leicht in der Handhabung und somit wird die Mitnahme im Auto oder Bus und Bahn erleichtert. Durch seine verbesserte Ergonomie, individueller Anpassung und Leichtigkeit kann man wieder selbstständig durch die Welt gehen.
Die Pflanzenvielfalt der Erde steht im Fokus aller Aktivitäten am Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin (BGBM). Umfangreiche wissenschaftliche Sammlungen bilden zusammen mit den historischen Garten- und Gewächshausanlagen, dem Museum und einer modernen Forschungsinfrastruktur die Grundlage für die dortige Arbeit. Darüber hinaus trägt das BGBM mit seinen Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu nationalen und internationalen Biodiversitätsprogrammen bei. Umso wichtiger ist es, der Einrichtung ein klares und modernes Auftreten zu geben. Das neue Erscheinungsbild lässt Garten und Museum durch eine rahmende Typografie zu einer Einheit werden und kommuniziert so auch gleichzeitig das Leitbild der Einrichtung, als „Schaufenster in die Pflanzenwelt“ zu dienen. Es positioniert das BGBM zum einen als wissenschaftliche Institution und zum anderen als farbenfrohes Ausflugsziel und Erholungsort.
UN|SEEN
(2021)
Innerhalb der Bundeswehr erleiden einige Soldaten während ihrer Berufsausübung oder in Einsätzen eine posttraumatische Belastungsstörung (PTBS). Über sie als Menschen und über ihren Alltag mit der Erkrankung wird kaum gesprochen. Es ist wichtig, diesem Tabuthema entgegenzutreten, sodass in der Gesellschaft die Betroffenen verstanden, akzeptiert und angenommen werden. Die Arbeit „UN|SEEN“ setzt sich mit dieser schwierigen Thematik und den Menschen wie auch ihrer Geschichte und ihrem Leben auseinander. Im Fotobuch sind hierfür verschiedene an PTBS erkrankte Soldaten im Alltag fotografisch begleitet und interviewt wurden. Ebenso sind Fotos aus deren Bundeswehrzeit und aus Einsätzen im Buch eingebaut, welche als „Flashbacks“ dienen. „UN|SEEN“ soll den Betrachter mit diesem Thema konfrontieren, eine neue Sichtweise eröffnen und zum Handeln anregen.
Fast jeder zehnte Mensch in Deutschland hat eine Behinderung. Dennoch gibt es gegenüber diesen Personen eine Menge Vorurteile und unangemessenes Verhalten. Dieses Projekt befasst sich mit der Frage, wie Menschen mit einer Behinderung leben, wie sie denken und welche Rolle Barrieren in ihrem Alltag spielen. Dazu wurden Personen mit unterschiedlichen Lebenseinstellungen und Behinderungen porträtiert. Die Arbeit dokumentiert, inwieweit die Behinderung in ihr Leben und in ihre Persönlichkeit mit einspielt. Die Bilderserie in Kombination mit einem Textteil als Printmedium wird ergänzt durch eine Audiodatei. Dieses Zusammenspiel ist wichtig, um eine Barrierefreiheit der Arbeit zu gewährleisten. Auch die Bindungsform und Schriftgestaltung orientieren sich an barrierefreier Gestaltung. Das Projekt trägt dazu bei, Barrieren aufzuheben - sowohl in unseren Köpfen als auch an Bordsteinkanten.
Das Projekt bezieht sich auf das globale Konsumverhalten gegenüber Spielwaren unter den Bedingungen des Gender-Marketings im Hinblick auf die nachteiligen Bedingungen für die Entwicklung des Kindes und der Umwelt.
Gestaltet wurde ein Baukastensystem, das sich keiner geschlechtsspezifischen Zuweisung bedient, und so verhindert, dass Kinder, die sich im binären Rollenbild nicht wiederfinden, ausgegrenzt werden. Das Stecksystem ohne Vorgabe einer Anleitung ermöglicht freie Entfaltung beim Spiel und die Förderung der spielerischen und didaktischen Entwicklung eines Kindes.
Spielen ist eine Art des Kindes sich und seine Umwelt zu begreifen und sich dazu auszudrücken. Es werden nicht nur Fähigkeiten erprobt, sondern auch Verhaltensweisen angeeignet und Identitätsmerkmale definiert. Dadurch erhält das Spielzeug eine Vorbildfunktion. Dieser Vorbildfunktion soll das entworfene Produkt gerecht werden.
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.
Magnetic immunoassays employing Frequency Mixing Magnetic Detection (FMMD) have recently become increasingly popular for quantitative detection of various analytes. Simultaneous analysis of a sample for two or more targets is desirable in order to reduce the sample amount, save consumables, and save time. We show that different types of magnetic beads can be distinguished according to their frequency mixing response to a two-frequency magnetic excitation at different static magnetic offset fields. We recorded the offset field dependent FMMD response of two different particle types at frequencies ƒ₁ + n⋅ƒ₂, n = 1, 2, 3, 4 with ƒ₁ = 30.8 kHz and ƒ₂ = 63 Hz. Their signals were clearly distinguishable by the locations of the extremes and zeros of their responses. Binary mixtures of the two particle types were prepared with different mixing ratios. The mixture samples were analyzed by determining the best linear combination of the two pure constituents that best resembled the measured signals of the mixtures. Using a quadratic programming algorithm, the mixing ratios could be determined with an accuracy of greater than 14%. If each particle type is functionalized with a different antibody, multiplex detection of two different analytes becomes feasible.
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.
Infused Thermal Solutions (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, but with phase change material (PCM) for thermal energy storage (TES), in combination with lattice - both embedded in additive manufactured functional structures. In this ITS follow-on paper a thermal model approach and associated predictions are presented, related on the ITS functional breadboards developed at FH Aachen. Predictive TES by PCM is provided by a specially developed ITS PCM subroutine, which is applicable in ESATAN. The subroutine is based on the latent heat storage (LHS) method to numerically embed thermo-physical PCM behavior. Furthermore, a modeling approach is introduced to numerically consider the virtual PCM/lattice nodes within the macro-encapsulated PCM voids of the double wall ITS design. Related on these virtual nodes, in-plane and out-of-plane conductive links are defined. The recent additive manufactured ITS breadboard series are thermally cycled in the thermal vacuum chamber, both with and without embedded PCM. Related on breadboard hardware tests, measurement results are compared with predictions and are subsequently correlated. The results of specific simulations and measurements are presented. Recent predictive results of star tracker analyses are also presented in ICES-2021-106, based on this ITS PCM subroutine.
Extension fractures are typical for the deformation under low or no confining pressure. They can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. In this article, it is shown that the simple extension strain criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. To overcome this major limitation, a new extension strain criterion is proposed by adding a weighted principal shear component to the simple criterion. The shear weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr–Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting extension failure modes, which are unexpected in the classical understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain leading to dilatancy. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak stress CP. Different from compressive loading, tensile loading requires only a limited number of critical cracks to cause failure. Therefore, for tensile stresses, the failure criteria must be modified somehow, possibly by a cut-off corresponding to the CI stress. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion.
The feasibility of light-addressed detection and manipulation of pH gradients inside an electrochemical microfluidic cell was studied. Local pH changes, induced by a light-addressable electrode (LAE), were detected using a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with different measurement modes representing an actuator-sensor system. Biosensor functionality was examined depending on locally induced pH gradients with the help of the model enzyme penicillinase, which had been immobilized in the microfluidic channel. The surface morphology of the LAE and enzyme-functionalized LAPS was studied by scanning electron microscopy. Furthermore, the penicillin sensitivity of the LAPS inside the microfluidic channel was determined with regard to the analyte’s pH influence on the enzymatic reaction rate. In a final experiment, the LAE-controlled pH inhibition of the enzyme activity was monitored by the LAPS.
Humic substances (HS), as important environmental components, are essential to soil health and agricultural sustainability. The usage of low-rank coal (LRC) for energy generation has declined considerably due to the growing popularity of renewable energy sources and gas. However, their potential as soil amendment aimed to maintain soil quality and productivity deserves more recognition. LRC, a highly heterogeneous material in nature, contains large quantities of HS and may effectively help to restore the physicochemical, biological, and ecological functionality of soil. Multiple emerging studies support the view that LRC and its derivatives can positively impact the soil microclimate, nutrient status, and organic matter turnover. Moreover, the phytotoxic effects of some pollutants can be reduced by subsequent LRC application. Broad geographical availability, relatively low cost, and good technical applicability of LRC offer the advantage of easy fulfilling soil amendment and conditioner requirements worldwide. This review analyzes and emphasizes the potential of LRC and its numerous forms/combinations for soil amelioration and crop production. A great benefit would be a systematic investment strategy implicating safe utilization and long-term application of LRC for sustainable agricultural production.
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.