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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.
Die Applikation „Slot“ ist eine lehrbegleitende Kommunikations- und Kooperationsplattform, die eine zeitgemäße Lehre, Studienorganisation und Präsentation zulässt.
Slot dient dabei nicht nur als Hilfestellung für Lehrende und Lernende, sondern ermöglicht auch die vollständige Durchführung von effizientem Unterricht. Den Lernenden soll maximale Kontrolle zur Erarbeitung ihres Wissens und Übersichtlichkeit in der Kommunikation geboten werden. Um für die unterschiedlichen Nutzergruppen ein benutzerfreundliches System zu schaffen, steht eine breitgefächerte Funktionsauswahl zur Verfügung: Videochat, Messenger, VR-Raum, Whiteboard, Aufgabenübersicht, Datenabgabe, Kalender, Profil und ToDo-List. Die Nutzungsmöglichkeiten können individuell auf die unterschiedlichen Nutzergruppen und deren entsprechenden Bedürfnissen angepasst werden.
„Gegen jedes Leiden ist ein Kraut gewachsen“ lautet eine alte Volksweisheit. Doch auch heute, in einer Zeit, in der wir Verantwortung in unserer eigenen Gesundheit übernehmen möchten, wächst das Interesse an Pflanzenheilkunde stetig.
Das Projekt „Herbothecary“ schafft einen einfachen Zugang zur Welt der Heilpflanzen. Dies geschieht mithilfe einer App, die als Auswahlhilfe für Samen dient und alle nötigen Informationen zur Heilwirkung und Identifikation der Pflanze bietet. Auch prozessbegleitende Anleitungen finden die Nutzenden hier. Um das Packaging-Design der Samen besonders nachhaltig zu gestalten, besteht dieses aus Samenpapier. Die Samenpäckchen können nach der Nutzung also einfach eingepflanzt werden, anstatt diese wegzuwerfen, wodurch unnötiger Verpackungsmüll vermieden wird. „Herbothecary“ dient als Grundlage für den Anbau deines eigenen Apothekergartens.
Nach einer wahren Begebenheit nimmt der Kurzfilm den Zuschauer mit in das Erlebnis zweier Kinder eines Luftangriffes während des Zweiten Weltkriegs: "Es ist 1944, in Deutschland wütet der Zweite Weltkrieg. Horst und Elli erledigen gerade mit ihrer Tante die Einkäufe, als plötzlich die Sirenen aufheulen. Die Drei rennen auf schnellstem Weg zurück zum Dorf, um sich in den sicheren Luftschutzkeller zu flüchten. Doch in der Hektik werden die Kinder von ihrer Tante getrennt und als die ersten Bomben fallen, sind die Beiden noch lange nicht am Bunker angelangt. Geistesgegenwärtig reagiert Horst und rettet so ihrer beider Leben. Bevor weitere Bomben einschlagen, erreichen die Kinder endlich den sicheren Luftschutzkeller."
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.
Aufgrund von weltweit verhängten Reisebeschränkungen und der Angst vor Ansteckung mit Covid-19 entschieden sich viele Touristen, ihren Urlaub 2020 ausfallen zu lassen. Die weltweite Corona-Pandemie hat insbesondere die italienische Tourismusbranche schwer getroffen und die Übernachtungszahlen innerhalb kürzester Zeit zu einem erheblichen Einbruch gebracht – so auch auf der beliebten Mittelmeerinsel Sardinien. Um weiteren schwerwiegenden wirtschaftlichen Schäden frühestmöglich entgegenzuwirken, soll ein klar kommunizierendes Gestaltungskonzept, das in all seinen Facetten von Sardinien und dessen zahlreichen Vorzügen inspiriert ist, einen erfolgreichen Neustart nach der Corona-Krise für die Insel einleiten. Das neue Erscheinungsbild der Tourismusmarke basiert unter anderem grundlegend auf typografischen Gestaltungselementen wie der eigens entwickelten Corporate Font „Sardegna Hybrid“.
Die Zeit befindet sich im ständigen Wandel. Mit ihr verbindet man Zukunft, Vergangenheit und Gegenwart. Letzteres prägt das jetzige Dasein. Der Zeitwandel ist ein Prozess, über den wir uns meist erst nach Jahren bewusstwerden. Besonders, wenn man das Dorf, in welchem man aufgewachsen ist, näher betrachtet, fällt einem auf, was sich im Laufe der Jahre architektonisch oder infrastrukturell verändert hat. So stellt sich die Frage, wie das Dorf im letzten Jahrhundert ausgesehen hat. Wie sah es vor, während und nach den beiden Weltkriegen aus? Wie war das Dorfleben in der Zwischenkriegszeit? Was hat sich im letzten Jahrhundert verändert? Diese Arbeit zeigt den Wandel der Zeit, kombiniert aus Vergangenheit und Gegenwart. Damalige Aufnahmeorte wurden erneut aufgesucht, die Fotos aus der gleichen Position wurden neu abgelichtet und miteinander kombiniert.
Let´s change fashion!: Eine Image-Kampagne der Fair Wear Foundation
für faire und nachhaltige Mode.
(2021)
Fast Fashion-Ketten beherrschen die Modewelt. Doch einige Unternehmen, Siegel und Stiftungen versuchen die Textilindustrie neu umzugestalten. Um die Modeindustrie nachhaltig zu verändern, müssen allerdings auch den Kunden die schlechten Arbeitsbedingungen und die negativen Einflüsse der Textilbranche auf die Umwelt bewusst werden.
Das konkrete Ziel der erstellten Kampagne ist es, modebewusste Menschen davon zu überzeugen Fast Fashion hinter sich zu lassen. Es soll also ein Umdenken bei den Konsumenten stattfinden. Die Fair Wear Foundation und ihre Mitglieder vertreten die Vision, dass Mode auch fair und nachhaltig sein kann. Genau diese Vision soll mit der Kampagne vermittelt und an die Konsumenten weitergetragen werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In times of short product life cycles, additive manufacturing and rapid tooling are important methods to make tool development and manufacturing more efficient. High-performance polymers are the key to mold production for prototypes and small series. However, the high temperatures during vulcanization injection molding cause thermal aging and can impair service life. The extent to which the thermal stress over the entire process chain stresses the material and whether it leads to irreversible material aging is evaluated. To this end, a mold made of PEEK is fabricated using fused filament fabrication and examined for its potential application. The mold is heated to 200 ◦C, filled with rubber, and cured. A differential scanning calorimetry analysis of each process step illustrates the crystallization behavior and first indicates the material resistance. It shows distinct cold crystallization regions at a build chamber temperature of 90 ◦C. At an ambient temperature above Tg, crystallization of 30% is achieved, and cold crystallization no longer occurs. Additional tensile tests show a decrease in tensile strength after ten days of thermal aging. The steady decrease in recrystallization temperature indicates degradation of the additives. However, the tensile tests reveal steady embrittlement of the material due to increasing crosslinking.
Flexible fuel operation of a Dry-Low-NOx Micromix Combustor with Variable Hydrogen Methane Mixture
(2022)
The role of hydrogen (H2) as a carbon-free energy carrier is discussed since decades for reducing greenhouse gas emissions. As bridge technology towards a hydrogen-based energy supply, fuel mixtures of natural gas or methane (CH4) and hydrogen are possible.
The paper presents the first test results of a low-emission Micromix combustor designed for flexible-fuel operation with variable H2/CH4 mixtures. The numerical and experimental approach for considering variable fuel mixtures instead of recently investigated pure hydrogen is described.
In the experimental studies, a first generation FuelFlex Micromix combustor geometry is tested at atmospheric pressure at gas turbine operating conditions corresponding to part- and full-load. The H2/CH4 fuel mixture composition is varied between 57 and 100 vol.% hydrogen content.
Despite the challenges flexible-fuel operation poses onto the design of a combustion system, the evaluated FuelFlex Micromix prototype shows a significant low NOx performance
Damage of reinforced concrete (RC) frames with masonry infill walls has been observed after many earthquakes. Brittle behaviour of the masonry infills in combination with the ductile behaviour of the RC frames makes infill walls prone to damage during earthquakes. Interstory deformations lead to an interaction between the infill and the RC frame, which affects the structural response. The result of this interaction is significant damage to the infill wall and sometimes to the surrounding structural system too. In most design codes, infill walls are considered as non-structural elements and neglected in the design process, because taking into account the infills and considering the interaction between frame and infill in software packages can be complicated and impractical. A good way to avoid negative aspects arising from this behavior is to ensure no or low-interaction of the frame and infill wall, for instance by decoupling the infill from the frame. This paper presents the numerical study performed to investigate new connection system called INODIS (Innovative Decoupled Infill System) for decoupling infill walls from surrounding frame with the aim to postpone infill activation to high interstory drifts thus reducing infill/frame interaction and minimizing damage to both infills and frames. The experimental results are first used for calibration and validation of the numerical model, which is then employed for investigating the influence of the material parameters as well as infill’s and frame’s geometry on the in-plane behaviour of the infilled frames with the INODIS system. For all the investigated situations, simulation results show significant improvements in behaviour for decoupled infilled RC frames in comparison to the traditionally infilled frames.
Das Gesundheitswesen ist konfrontiert mit steigenden Kosten und einer immer schwieriger werdenden Personalsituation. Zeitgleich versprechen moderne Sprachsteuerungssysteme Prozesse in Arztpraxen und Krankenhäusern zu verschlanken und Vorgänge zu beschleunigen. Dennoch wird derzeit der Einsatz von Sprachsteuerungssystemen in Arztpraxen oder Krankenhäusern nur selten beobachtet, was auch an den besonders strengen Datenschutzauflagen der Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) liegt. Darüber hinaus wirft die niedrige Nutzungsrate die Frage nach den konkreten Anforderungen und ihrer Umsetzbarkeit auf, was durch den vorliegenden Beitrag adressiert wird, indem die Ergebnisse von Interviews mit acht medizinischen Fachexperten ausgewertet werden. Ergänzend wird die technische Umsetzbarkeit einzelner Anforderungen mit unterschiedlichen Cloud-Anbietern erprobt.
Environmental injustice : how environmental inequality impacts
low socio-economic communities.
(2022)
Das Projekt beschäftigt sich mit der Informationsvermittlung zu dem Thema “Environmental Injustice” in Form einer Website. “Environmental Injustice” beschreibt die systematische unfaire Behandlung von verschiedenen Communities durch Länder/Regierungen, Firmen und unabhängige Akteure. In dem Bereich werden weitestgehend Schäden im Zusammenhang mit Ressourcen, dessen Abbau, gefährlichen Abfällen und Chancenungleichheit beschrieben. Das Projekt ist generell eine Sammlung, die als Anlaufstelle zur Weiterbildung in dem Thema dienen soll. Dies geschieht durch gestalterische Aufarbeitung, Illustration und Kategorisierung.
Fields of asymmetric tensors play an important role in many applications such as medical imaging (diffusion tensor magnetic resonance imaging), physics, and civil engineering (for example Cauchy-Green-deformation tensor, strain tensor with local rotations, etc.). However, such asymmetric tensors are usually symmetrized and then further processed. Using this procedure results in a loss of information. A new method for the processing of asymmetric tensor fields is proposed restricting our attention to tensors of second-order given by a 2x2 array or matrix with real entries. This is achieved by a transformation resulting in Hermitian matrices that have an eigendecomposition similar to symmetric matrices. With this new idea numerical results for real-world data arising from a deformation of an object by external forces are given. It is shown that the asymmetric part indeed contains valuable information.
The European Union's aim to become climate neutral by 2050 necessitates ambitious efforts to reduce carbon emissions. Large reductions can be attained particularly in energy intensive sectors like iron and steel. In order to prevent the relocation of such industries outside the EU in the course of tightening environmental regulations, the establishment of a climate club jointly with other large emitters and alternatively the unilateral implementation of an international cross-border carbon tax mechanism are proposed. This article focuses on the latter option choosing the steel sector as an example. In particular, we investigate the financial conditions under which a European cross border mechanism is capable to protect hydrogen-based steel production routes employed in Europe against more polluting competition from abroad. By using a floor price model, we assess the competitiveness of different steel production routes in selected countries. We evaluate the climate friendliness of steel production on the basis of specific GHG emissions. In addition, we utilize an input-output price model. It enables us to assess impacts of rising cost of steel production on commodities using steel as intermediates. Our results raise concerns that a cross-border tax mechanism will not suffice to bring about competitiveness of hydrogen-based steel production in Europe because the cost tends to remain higher than the cost of steel production in e.g. China. Steel is a classic example for a good used mainly as intermediate for other products. Therefore, a cross-border tax mechanism for steel will increase the price of products produced in the EU that require steel as an input. This can in turn adversely affect competitiveness of these sectors. Hence, the effects of higher steel costs on European exports should be borne in mind and could require the cross-border adjustment mechanism to also subsidize exports.
Technical assessment of Brayton cycle heat pumps for the integration in hybrid PV-CSP power plants
(2022)
The hybridization of Concentrated Solar Power (CSP) and Photovoltaics (PV) systems is a promising approach to reduce costs of solar power plants, while increasing dispatchability and flexibility of power generation. High temperature heat pumps (HT HP) can be utilized to boost the salt temperature in the thermal energy storage (TES) of a Parabolic Trough Collector (PTC) system from 385 °C up to 565 °C. A PV field can supply the power for the HT HP, thus effectively storing the PV power as thermal energy. Besides cost-efficiently storing energy from the PV field, the power block efficiency of the overall system is improved due to the higher steam parameters. This paper presents a technical assessment of Brayton cycle heat pumps to be integrated in hybrid PV-CSP power plants. As a first step, a theoretical analysis was carried out to find the most suitable working fluid. The analysis included the fluids Air, Argon (Ar), Nitrogen (N2) and Carbon dioxide (CO2). N2 has been chosen as the optimal working fluid for the system. After the selection of the ideal working medium, different concepts for the arrangement of a HT HP in a PV-CSP hybrid power plant were developed and simulated in EBSILON®Professional. The concepts were evaluated technically by comparing the number of components required, pressure losses and coefficient of performance (COP).
Carbon nanofiber nonwovens represent a powerful class of materials with prospective application in filtration technology or as electrodes with high surface area in batteries, fuel cells, and supercapacitors. While new precursor-to-carbon conversion processes have been explored to overcome productivity restrictions for carbon fiber tows, alternatives for the two-step thermal conversion of polyacrylonitrile precursors into carbon fiber nonwovens are absent. In this work, we develop a continuous roll-to-roll stabilization process using an atmospheric pressure microwave plasma jet. We explore the influence of various plasma-jet parameters on the morphology of the nonwoven and compare the stabilized nonwoven to thermally stabilized samples using scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, and infrared spectroscopy. We show that stabilization with a non-equilibrium plasma-jet can be twice as productive as the conventional thermal stabilization in a convection furnace, while producing electrodes of comparable electrochemical performance.
Concentrated Solar Power (CSP) systems are able to store energy cost-effectively in their integrated thermal energy storage (TES). By intelligently combining Photovoltaics (PV) systems with CSP, a further cost reduction of solar power plants is expected, as well as an increase in dispatchability and flexibility of power generation. PV-powered Resistance Heaters (RH) can be deployed to raise the temperature of the molten salt hot storage from 385 °C up to 565 °C in a Parabolic Trough Collector (PTC) plant. To avoid freezing and decomposition of molten salt, the temperature distribution in the electrical resistance heater is investigated in the present study. For this purpose, a RH has been modeled and CFD simulations have been performed. The simulation results show that the hottest regions occur on the electric rod surface behind the last baffle. A technical optimization was performed by adjusting three parameters: Shell-baffle clearance, electric rod-baffle clearance and number of baffles. After the technical optimization was carried out, the temperature difference between the maximum temperature and the average outlet temperature of the salt is within the acceptable limits, thus critical salt decomposition has been avoided. Additionally, the CFD simulations results were analyzed and compared with results obtained with a one-dimensional model in Modelica.
Im Norden von Serbien erfolgt in Novi Sad der Neubau eines modernen Forschungsgebäudes für das BioSense-Institut mit finanzieller Unterstützung durch die Eu-ropäische Union. Der Gebäudeteil mit Laboren wird zum Schutz und zur Sicherstellung des reibungslosen Betriebs der sensiblen und kapitalintensiven technischen Einbauten mit ei-ner Erdbebenisolierung mit integrierter Körperschallisolation versehen. Zusätzlich wird der entkoppelte Laborteil des For-schungsgebäudes mit einem BIM-basierten Bauwerksmonito-ring versehen, um Änderungen des Gebäudezustands jederzeit abfragen und beurteilen zu können.
Reliable methods for automatic readability assessment have the potential to impact a variety of fields, ranging from machine translation to self-informed learning. Recently, large language models for the German language (such as GBERT and GPT-2-Wechsel) have become available, allowing to develop Deep Learning based approaches that promise to further improve automatic readability assessment. In this contribution, we studied the ability of ensembles of fine-tuned GBERT and GPT-2-Wechsel models to reliably predict the readability of German sentences. We combined these models with linguistic features and investigated the dependence of prediction performance on ensemble size and composition. Mixed ensembles of GBERT and GPT-2-Wechsel performed better than ensembles of the same size consisting of only GBERT or GPT-2-Wechsel models. Our models were evaluated in the GermEval 2022 Shared Task on Text Complexity Assessment on data of German sentences. On out-of-sample data, our best ensemble achieved a root mean squared error of 0:435.
Monte Carlo Tree Search (MCTS) is a search technique that in the last decade emerged as a major breakthrough for Artificial Intelligence applications regarding board- and video-games. In 2016, AlphaGo, an MCTS-based software agent, outperformed the human world champion of the board game Go. This game was for long considered almost infeasible for machines, due to its immense search space and the need for a long-term strategy. Since this historical success, MCTS is considered as an effective new approach for many other scientific and technical problems. Interestingly, civil structural engineering, as a discipline, offers many tasks whose solution may benefit from intelligent search and in particular from adopting MCTS as a search tool. In this work, we show how MCTS can be adapted to search for suitable solutions of a structural engineering design problem. The problem consists of choosing the load-bearing elements in a reference reinforced concrete structure, so to achieve a set of specific dynamic characteristics. In the paper, we report the results obtained by applying both a plain and a hybrid version of single-agent MCTS. The hybrid approach consists of an integration of both MCTS and classic Genetic Algorithm (GA), the latter also serving as a term of comparison for the results. The study’s outcomes may open new perspectives for the adoption of MCTS as a design tool for civil engineers.
Masonry infill walls are the most traditional enclosure system that is still widely used in RC frame buildings all over the world, particularly in seismic active regions. Although infill walls are usually neglected in seismic design, during an earthquake event they are subjected to in-plane and out-of-plane forces that can act separately or simultaneously. Since observations of damage to buildings after recent earthquakes showed detrimental effects of in-plane and out-of-plane load interaction on infill walls, the number of studies that focus on influence of in-plane damage on out-of-plane response has significantly increased. However, most of the xperimental campaigns have considered only solid infills and there is a lack of combined in-plane and out-of-plane experimental tests on masonry infills with openings, although windows and doors strongly affect seismic performance. In this paper, two types of experimental tests on infills with window openings are presented. The first is a pure out-of-plane test and the second one is a sequential in-plane and out-of-plane test aimed at investigating the effects of existing in-plane damage on outof-plane response. Additionally, findings from two tests with similar load procedure that were carried out on fully infilled RC frames in the scope of the same project are used for comparison. Test results clearly show that window opening increased vulnerability of infills to combined seismic actions and that prevention of damage in infills with openings is of the utmost importance for seismic safety.
In the past, CSP and PV have been seen as competing technologies. Despite massive reductions in the electricity generation costs of CSP plants, PV power generation is - at least during sunshine hours - significantly cheaper. If electricity is required not only during the daytime, but around the clock, CSP with its inherent thermal energy storage gets an advantage in terms of LEC. There are a few examples of projects in which CSP plants and PV plants have been co-located, meaning that they feed into the same grid connection point and ideally optimize their operation strategy to yield an overall benefit. In the past eight years, TSK Flagsol has developed a plant concept, which merges both solar technologies into one highly Integrated CSP-PV-Hybrid (ICPH) power plant. Here, unlike in simply co-located concepts, as analyzed e.g. in [1] – [4], excess PV power that would have to be dumped is used in electric molten salt heaters to increase the storage temperature, improving storage and conversion efficiency. The authors demonstrate the electricity cost sensitivity to subsystem sizing for various market scenarios, and compare the resulting optimized ICPH plants with co-located hybrid plants. Independent of the three feed-in tariffs that have been assumed, the ICPH plant shows an electricity cost advantage of almost 20% while maintaining a high degree of flexibility in power dispatch as it is characteristic for CSP power plants. As all components of such an innovative concept are well proven, the system is ready for commercial market implementation. A first project is already contracted and in early engineering execution.
Unsteady shallow meandering flows in rectangular reservoirs: a modal analysis of URANS modelling
(2022)
Shallow flows are common in natural and human-made environments. Even for simple rectangular shallow reservoirs, recent laboratory experiments show that the developing flow fields are particularly complex, involving large-scale turbulent structures. For specific combinations of reservoir size and hydraulic conditions, a meandering jet can be observed. While some aspects of this pseudo-2D flow pattern can be reproduced using a 2D numerical model, new 3D simulations, based on the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, show consistent advantages as presented herein. A Proper Orthogonal Decomposition was used to characterize the four most energetic modes of the meandering jet at the free surface level, allowing comparison against experimental data and 2D (depth-averaged) numerical results. Three different isotropic eddy viscosity models (RNG k-ε, k-ε, k-ω) were tested. The 3D models accurately predicted the frequency of the modes, whereas the amplitudes of the modes and associated energy were damped for the friction-dominant cases and augmented for non-frictional ones. The performance of the three turbulence models remained essentially similar, with slightly better predictions by RNG k-ε model in the case with the highest Reynolds number. Finally, the Q-criterion was used to identify vortices and study their dynamics, assisting on the identification of the differences between: i) the three-dimensional phenomenon (here reproduced), ii) its two-dimensional footprint in the free surface (experimental observations) and iii) the depth-averaged case (represented by 2D models).
New materials often lead to innovations and advantages in technical applications. This also applies to the particle receiver proposed in this work that deploys high-temperature and scratch resistant transparent ceramics. With this receiver design, particles are heated through direct-contact concentrated solar irradiance while flowing downwards through tubular transparent ceramics from top to bottom. In this paper, the developed particle receiver as well as advantages and disadvantages are described. Investigations on the particle heat-up characteristics from solar irradiance were carried out with DEM simulations which indicate that particle temperatures can reach up to 1200 K. Additionally, a simulation model was set up for investigating the dynamic behavior. A test receiver at laboratory scale has been designed and is currently being built. In upcoming tests, the receiver test rig will be used to validate the simulation results. The design and the measurement equipment is described in this work.
The seismic performance and safety of major European industrial facilities has a global interest for Europe, its citizens and economy. A potential major disaster at an industrial site could affect several countries, probably far beyond the country where it is located. However, the seismic design and safety assessment of these facilities is practically based on national, often outdated seismic hazard assessment studies, due to many reasons, including the absence of a reliable, commonly developed seismic hazard model for whole Europe. This important gap is no more existing, as the 2020 European Seismic Hazard Model ESHM20 was released in December 2021. In this paper we investigate the expected impact of the adoption of ESHM20 on the seismic demand for industrial facilities, through the comparison of the ESHM20 probabilistic hazard at the sites where industrial facilities are located with the respective national and European regulations. The goal of this preliminary work in the framework of Working Group 13 of the European Association for Earthquake Engineering (EAEE), is to identify potential inadequacies in the design and safety control of existing industrial facilities and to highlight the expected impact of the adoption of the new European Seismic Hazard Model on the design of new industrial facilities and the safety assessment of existing ones.
An interdisciplinary view on humane interfaces for digital shadows in the internet of production
(2022)
Digital shadows play a central role for the next generation industrial internet, also known as Internet of Production (IoP). However, prior research has not considered systematically how human actors interact with digital shadows, shaping their potential for success. To address this research gap, we assembled an interdisciplinary team of authors from diverse areas of human-centered research to propose and discuss design and research recommendations for the implementation of industrial user interfaces for digital shadows, as they are currently conceptualized for the IoP. Based on the four use cases of decision support systems, knowledge sharing in global production networks, human-robot collaboration, and monitoring employee workload, we derive recommendations for interface design and enhancing workers’ capabilities. This analysis is extended by introducing requirements from the higher-level perspectives of governance and organization.
Mit dem Beitrag des Teams der FH Aachen zum SDE 21/22 wird im Projekt LOCAL+ ein kreislauffähiger Holzmodulbau mit einem innovativen Wohnraumkonzept geplant und umgesetzt. Ziel dieses Konzeptes ist die Verringerung des stetig steigenden Wohnflächenbedarfs durch ein Raum-in-Raum Konzept. Gebäudetechnisch wird in dem Projekt nicht nur das Einzelgebäude betrachtet, sondern unter Berücksichtigung des Gebäudebestandes wird für das Quartier ein innovatives und nachhaltiges Energiekonzept entwickelt. Ein zentrales Wasserstoffsystem ist für ein Quartier geplant, um den Stromverbrauch aus dem Netz im Winter zu reduzieren. Zentraler Bestandteil des TGA-Konzepts ist ein unterirdischer Eisspeicher, eine PVT und eine Wärmepumpe mit intelligenter Regelstrategie. Ein Teil des neuen Gebäudes (Design Challenge DC) wird in Wuppertal als Hausdemonstrationseinheit (HDU) präsentiert. Eine hygrothermische Simulation der HDU wurde mit der WUFI-Software durchgeführt. Da im Innenraum Lehmmodule und -platten als Feuchtigkeitspuffer verwendet werden, spielen die Themen Feuchtigkeit, Holzfäule und Schimmelwachstum eine wichtige Rolle.
This study investigated the anaerobic digestion of an algal–bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal–bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4%) and a mixture of manure and maize silage (107.4%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6%) and percolated green waste (43.5%) inocula. To further evaluate the potential of algal–bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7–12.5 MWh a−1) can be gained through the addition of algal–bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies.
Using optimization to design a renewable energy system has become a computationally demanding task as the high temporal fluctuations of demand and supply arise within the considered time series. The aggregation of typical operation periods has become a popular method to reduce effort. These operation periods are modelled independently and cannot interact in most cases. Consequently, seasonal storage is not reproducible. This inability can lead to a significant error, especially for energy systems with a high share of fluctuating renewable energy. The previous paper, “Time series aggregation for energy system design: Modeling seasonal storage”, has developed a seasonal storage model to address this issue. Simultaneously, the paper “Optimal design of multi-energy systems with seasonal storage” has developed a different approach. This paper aims to review these models and extend the first model. The extension is a mathematical reformulation to decrease the number of variables and constraints. Furthermore, it aims to reduce the calculation time while achieving the same results.
Das Werk kommentiert leicht verständlich, aktuell und praxisnah die DSGVO sowie das BDSG und - neu - auch das TTDSG (Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz). Verantwortliche erhalten damit eine umfassende Darstellung mit Handlungsempfehlungen zum gesamten neuen Datenschutzrecht. Betriebliche Datenschutzbeauftragte können sich an den fundierten Kommentierungen orientieren, in denen Literatur und Rechtsprechung aktuell berücksichtigt wurden.
Edge-based and face-based smoothed finite element methods (ES-FEM and FS-FEM, respectively) are modified versions of the finite element method allowing to achieve more accurate results and to reduce sensitivity to mesh distortion, at least for linear elements. These properties make the two methods very attractive. However, their implementation in a standard finite element code is nontrivial because it requires heavy and extensive modifications to the code architecture. In this article, we present an element-based formulation of ES-FEM and FS-FEM methods allowing to implement the two methods in a standard finite element code with no modifications to its architecture. Moreover, the element-based formulation permits to easily manage any type of element, especially in 3D models where, to the best of the authors' knowledge, only tetrahedral elements are used in FS-FEM applications found in the literature. Shape functions for non-simplex 3D elements are proposed in order to apply FS-FEM to any standard finite element.
Industrial production systems are facing radical change in multiple dimensions. This change is caused by technological developments and the digital transformation of production, as well as the call for political and social change to facilitate a transformation toward sustainability. These changes affect both the capabilities of production systems and companies and the design of higher education and educational programs. Given the high uncertainty in the likelihood of occurrence and the technical, economic, and societal impacts of these concepts, we conducted a technology foresight study, in the form of a real-time Delphi analysis, to derive reliable future scenarios featuring the next generation of manufacturing systems. This chapter presents the capabilities dimension and describes each projection in detail, offering current case study examples and discussing related research, as well as implications for policy makers and firms. Specifically, we discuss the benefits of capturing expert knowledge and making it accessible to newcomers, especially in highly specialized industries. The experts argue that in order to cope with the challenges and circumstances of today’s world, students must already during their education at university learn how to work with AI and other technologies. This means that study programs must change and that universities must adapt their structural aspects to meet the needs of the students.
Recent earthquakes as the 2012 Emilia earthquake sequence showed that recently built unreinforced masonry (URM) buildings behaved much better than expected and sustained, despite the maximum PGA values ranged between 0.20–0.30 g, either minor damage or structural damage that is deemed repairable. Especially low-rise residential and commercial masonry buildings with a code-conforming seismic design and detailing behaved in general very well without substantial damages. The low damage grades of modern masonry buildings that was observed during this earthquake series highlighted again that codified design procedures based on linear analysis can be rather conservative. Although advances in simulation tools make nonlinear calculation methods more readily accessible to designers, linear analyses will still be the standard design method for years to come. The present paper aims to improve the linear seismic design method by providing a proper definition of the q-factor of URM buildings. These q-factors are derived for low-rise URM buildings with rigid diaphragms which represent recent construction practise in low to moderate seismic areas of Italy and Germany. The behaviour factor components for deformation and energy dissipation capacity and for overstrength due to the redistribution of forces are derived by means of pushover analyses. Furthermore, considerations on the behaviour factor component due to other sources of overstrength in masonry buildings are presented. As a result of the investigations, rationally based values of the behaviour factor q to be used in linear analyses in the range of 2.0–3.0 are proposed.
In this paper research activities developed within the FutureCom project are presented. The project, funded by the European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR), aims at evaluating and characterizing: (i) active devices, (ii) signal- and power integrity of field programmable gate array (FPGA) circuits, (iii) operational performance of electronic circuits in real-world and harsh environments (e.g. below and above ambient temperatures and at different levels of humidity), (iv) passive inter-modulation (PIM) in communication systems considering different values of temperature and humidity corresponding to the typical operating conditions that we can experience in real-world scenarios. An overview of the FutureCom project is provided here, then the research activities are described.
GHEtool is a Python package that contains all the functionalities needed to deal with borefield design. It is developed for both researchers and practitioners. The core of this package is the automated sizing of borefield under different conditions. The sizing of a borefield is typically slow due to the high complexity of the mathematical background. Because this tool has a lot of precalculated data, GHEtool can size a borefield in the order of tenths of milliseconds. This sizing typically takes the order of minutes. Therefore, this tool is suited for being implemented in typical workflows where iterations are required.
GHEtool also comes with a graphical user interface (GUI). This GUI is prebuilt as an exe-file because this provides access to all the functionalities without coding. A setup to install the GUI at the user-defined place is also implemented and available at: https://www.mech.kuleuven.be/en/tme/research/thermal_systems/tools/ghetool.
Concerning current efforts to improve operational efficiency and to lower overall costs of concentrating solar power (CSP) plants with prediction-based algorithms, this study investigates the quality and uncertainty of nowcasting data regarding the implications for process predictions. DNI (direct normal irradiation) maps from an all-sky imager-based nowcasting system are applied to a dynamic prediction model coupled with ray tracing. The results underline the need for high-resolution DNI maps in order to predict net yield and receiver outlet temperature realistically. Furthermore, based on a statistical uncertainty analysis, a correlation is developed, which allows for predicting the uncertainty of the net power prediction based on the corresponding DNI forecast uncertainty. However, the study reveals significant prediction errors and the demand for further improvement in the accuracy at which local shadings are forecasted.