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Preprint: Studies on the enzymatic reduction of levulinic acid using Chiralidon-R and Chiralidon-S
(2023)
The enzymatic reduction of levulinic acid by the chiral catalysts Chiralidon-R and Chiralidon-S which are commercially available superabsorbed alcohol dehydrogenases is described. The Chiralidon®-R/S reduces the levulinic acid to the (R,S)-4-hydroxy valeric acid and the (R)- or (S)- gamma-valerolactone.
Die Verfasser stellen in ihrem Beitrag die künftig in Kraft tretenden oder schon in Kraft getretenen Gesetzesvorhaben der europäischen Union vor. Vorab werde auf die abgelaufene Frist zur Anpassung von Standardvertragsklausel hingewiesen. Die Anpassung könne ggf. durch den Data Privacy Act der Kommission bewirkt werden, da dieser eine Angemessenheit suggeriere. Neben dem Digital Markets Act, der die Wahrung der Diskriminierungsfreiheit den Gatekeeper-Plattformen bezüglich der Bewerbung von Waren Dritter vorschreibt, sind ebenfalls der Digital Service Act und der Data Governance Act in Kraft getreten und werden künftig wirksam. Letzteres bezweckt den Datenaustausch von nicht-personenbezogenen Daten öffentlich-rechtlicher Datensätze, wobei anders als bei DSA, der die Verbraucherrechte durchsetzen möchte, mangels Verpflichtung die praktische Umsetzung ausbleiben werde. In der Entwurfsphase stecken der Artificial Intelligence Act, der Data Act, sowie der Cyber Resilience Act. Allen drei sei wegen dem weiten Anwendungsspielraum, der Bußgeldandrohung oder der Cyber-Bedrohungslage besondere praktische Relevanz beizumessen. Die Kommission weite durch diese Gesetzesvorhaben ihre Regelungsabsicht auch auf nicht-personenbezogene Daten und dem Datentransfer aus. Im Ergebnis werden die Unternehmen mit mehr Verpflichtungen konfrontiert, zu dessen Umsetzung ein funktionierendes Compliance-Management-System unabdingbar sei.
Datenschutz & Datenrecht – ein Ausblick auf 2023: Nationale Entwicklungen, EuGH-Vorlagen & Aufsicht
(2023)
Die Verfasser vermitteln einen Überblick über die nationalen Gesetzgebungsverfahren und wesentliche EuGH-Vorlagefragen betreffend den Datenschutz und das Datenrecht für das Jahr 2023. Zunächst folgen u.a. Hinweise in Bezug auf den Hinweisgeberschutz, die Verabschiedung der Einwilligungsverwaltungs-Verordnung zur Konkretisierung des § 26 TTDSG und das Mobilitätsdatengesetz. Anschließend werden Vorlagefragen deutscher Gerichte, die dem EuGH vorgelegt und bereits am 12.01.2023 beantwortet wurden, wie etwa C-154/21 und C-132/21 und die EuGH-Entscheidung vom 9.2.2023 (C-453/21), thematisiert. Überdies führen die Autoren wesentliche Entscheidungen des EuGH an, die im Jahr 2023 aus dem Bereich Datenrecht und Datenschutz zu erwarten seien. Auch Aktivitäten der Datenschutzaufsicht auf nationaler und europäischer Ebene finden Erwähnung. Die Verfasser machen abschließend auf besonders interessante Entscheidungen, die 2023 erwartet werden, wie etwa das EuGH-Urteil zum Auskunftsanspruch, sowie auf das Verhältnis des der Whistleblowing-RL umzusetzende Hinweisgeberschutzgesetz einerseits und Vorgaben des Datenschutzes andererseits, aufmerksam. Sie empfehlen, die künftige Rechtsprechung des EuGH im Blick zu behalten.
In dem vorliegenden Beitrag setzt sich der Verfasser mit dem Urteil des EuGH vom 4.5.2023 (Az.: C-60/22, DSB 2023, 178) zu den Auswirkungen eines formellen Verstoßes des Verantwortlichen gegen die Pflichten aus Artt. 26, 30 DSGVO (juris: EUV 2016/679) auf die Rechtmäßigkeit der Datenverarbeitung auseinander. Nachdem zunächst der zugrunde liegende Sachverhalt und der Hintergrund des Vorlageverfahrens skizziert wurden, gibt der Verfasser einen Überblick über die wesentlichen Entscheidungsgründe des EuGH. Insbesondere stelle der EuGH hier fest, dass die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung in Art. 6 DSGVO geregelt sei und sich eine rechtswidrige Verarbeitung daher nur aus einem Verstoß gegen die Artt. 6 ff. DSGVO ergeben könne; die Pflichten aus Art. 26 und Art. 30 DSGVO würden nicht zu den Gründen für die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung zählen. Mit Blick auf die Praxis lasse sich, so der Verfasser abschließend, festhalten, dass die Entscheidung insofern nicht überraschend sei; jedoch sei die Feststellung, dass sich aus Verstößen gegen Art. 26 und Art. 30 DSGVO kein Verstoß gegen das Grundrecht auf den Schutz personenbezogener Daten nachweisen lasse überraschend und bedenklich. Auch überrasche es, dass der EuGH eher in einem Nebensatz feststelle, dass der Verantwortliche im Prozess aufgrund seiner Rechenschaftspflicht gegenüber Betroffenen beweisbelastet ist; ob sich die Kammer hier der möglichen Auswirkungen ihrer Ausführungen bewusst gewesen sei, bleibe fraglich.
Umsatzbasierte Bußgelder – wie sonst nur aus dem Kartellrecht bekannt – waren einer der Gründe, warum die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) vor ihrem Inkrafttreten für erhebliches Aufsehen sorgte. Die vielfach relevanteren Schadensersatzansprüche, die, wie bei „Dieselgate“, aufgrund der Vielzahl von betroffenen Personen und der aus Sicht von Rechtsdienstleistern bestehenden Skalierbarkeit mit weitaus höheren Einbußen für Unternehmen einhergehen können, blieben zunächst unbeachtet. Inzwischen ist der Schadensersatzanspruch gem. Art. 82 DSGVO die Vorschrift, die die meisten Vorlagen zum Europäischen Gerichtshof (EuGH) der letzten Jahre hervorgerufen hat. Am 4.5.2023 hat nun der EuGH (Urteil v. 4.5.2023 - Rs. C-300/21, NWB GAAAJ-41389) in einem Grundsatzurteil über zentrale Fragen rund um den Ersatz immaterieller Schäden als Folge von Datenschutzverstößen entschieden.
In recent years, the development of large pretrained language models, such as BERT and GPT, significantly improved information extraction systems on various tasks, including relation classification. State-of-the-art systems are highly accurate on scientific benchmarks. A lack of explainability is currently a complicating factor in many real-world applications. Comprehensible systems are necessary to prevent biased, counterintuitive, or harmful decisions.
We introduce semantic extents, a concept to analyze decision patterns for the relation classification task. Semantic extents are the most influential parts of texts concerning classification decisions. Our definition allows similar procedures to determine semantic extents for humans and models. We provide an annotation tool and a software framework to determine semantic extents for humans and models conveniently and reproducibly. Comparing both reveals that models tend to learn shortcut patterns from data. These patterns are hard to detect with current interpretability methods, such as input reductions. Our approach can help detect and eliminate spurious decision patterns during model development. Semantic extents can increase the reliability and security of natural language processing systems. Semantic extents are an essential step in enabling applications in critical areas like healthcare or finance. Moreover, our work opens new research directions for developing methods to explain deep learning models.
Extracting workflow nets from textual descriptions can be used to simplify guidelines or formalize textual descriptions of formal processes like business processes and algorithms. The task of manually extracting processes, however, requires domain expertise and effort. While automatic process model extraction is desirable, annotating texts with formalized process models is expensive. Therefore, there are only a few machine-learning-based extraction approaches. Rule-based approaches, in turn, require domain specificity to work well and can rarely distinguish relevant and irrelevant information in textual descriptions. In this paper, we present GUIDO, a hybrid approach to the process model extraction task that first, classifies sentences regarding their relevance to the process model, using a BERT-based sentence classifier, and second, extracts a process model from the sentences classified as relevant, using dependency parsing. The presented approach achieves significantly better resul ts than a pure rule-based approach. GUIDO achieves an average behavioral similarity score of 0.93. Still, in comparison to purely machine-learning-based approaches, the annotation costs stay low.
Providing healthcare services frequently involves cognitively demanding tasks, including diagnoses and analyses as well as complex decisions about treatments and therapy. From a global perspective, ethically significant inequalities exist between regions where the expert knowledge required for these tasks is scarce or abundant. One possible strategy to diminish such inequalities and increase healthcare opportunities in expert-scarce settings is to provide healthcare solutions involving digital technologies that do not necessarily require the presence of a human expert, e.g., in the form of artificial intelligent decision-support systems (AI-DSS). Such algorithmic decision-making, however, is mostly developed in resource- and expert-abundant settings to support healthcare experts in their work. As a practical consequence, the normative standards and requirements for such algorithmic decision-making in healthcare require the technology to be at least as explainable as the decisions made by the experts themselves. The goal of providing healthcare in settings where resources and expertise are scarce might come with a normative pull to lower the normative standards of using digital technologies in order to provide at least some healthcare in the first place. We scrutinize this tendency to lower standards in particular settings from a normative perspective, distinguish between different types of absolute and relative, local and global standards of explainability, and conclude by defending an ambitious and practicable standard of local relative explainability.
The work in modern open-pit and underground mines requires the transportation of large amounts of resources between fixed points. The navigation to these fixed points is a repetitive task that can be automated. The challenge in automating the navigation of vehicles commonly used in mines is the systemic properties of such vehicles. Many mining vehicles, such as the one we have used in the research for this paper, use steering systems with an articulated joint bending the vehicle’s drive axis to change its course and a hydraulic drive system to actuate axial drive components or the movements of tippers if available. To address the difficulties of controlling such a vehicle, we present a model-predictive approach for controlling the vehicle. While the control optimisation based on a parallel error minimisation of the predicted state has already been established in the past, we provide insight into the design and implementation of an MPC for an articulated mining vehicle and show the results of real-world experiments in an open-pit mine environment.
Supervised machine learning and deep learning require a large amount of labeled data, which data scientists obtain in a manual, and time-consuming annotation process. To mitigate this challenge, Active Learning (AL) proposes promising data points to annotators they annotate next instead of a subsequent or random sample. This method is supposed to save annotation effort while maintaining model performance.
However, practitioners face many AL strategies for different tasks and need an empirical basis to choose between them. Surveys categorize AL strategies into taxonomies without performance indications. Presentations of novel AL strategies compare the performance to a small subset of strategies. Our contribution addresses the empirical basis by introducing a reproducible active learning evaluation (ALE) framework for the comparative evaluation of AL strategies in NLP.
The framework allows the implementation of AL strategies with low effort and a fair data-driven comparison through defining and tracking experiment parameters (e.g., initial dataset size, number of data points per query step, and the budget). ALE helps practitioners to make more informed decisions, and researchers can focus on developing new, effective AL strategies and deriving best practices for specific use cases. With best practices, practitioners can lower their annotation costs. We present a case study to illustrate how to use the framework.
Messenger apps like WhatsApp and Telegram are frequently used for everyday communication, but they can also be utilized as a platform for illegal activity. Telegram allows public groups with up to 200.000 participants. Criminals use these public groups for trading illegal commodities and services, which becomes a concern for law enforcement agencies, who manually monitor suspicious activity in these chat rooms. This research demonstrates how natural language processing (NLP) can assist in analyzing these chat rooms, providing an explorative overview of the domain and facilitating purposeful analyses of user behavior. We provide a publicly available corpus of annotated text messages with entities and relations from four self-proclaimed black market chat rooms. Our pipeline approach aggregates the extracted product attributes from user messages to profiles and uses these with their sold products as features for clustering. The extracted structured information is the foundation for further data exploration, such as identifying the top vendors or fine-granular price analyses. Our evaluation shows that pretrained word vectors perform better for unsupervised clustering than state-of-the-art transformer models, while the latter is still superior for sequence labeling.
Werkstatt Zukunft - Die FH Aachen versteht sich als interdisziplinäre Ideenschmiede
04| Aufbruch ins Ungewisse
08| Mit Altpapierresten aus der Energiekrise
14| Mehr Power für die Energiewende
20| Pfadfinder im Datendschungel
23| Ein historischer Schritt
24| Gemeinsam vorwärts
30| Für eine gerechte Hochschule. Für alle.
32| Der grüne Reiter
34| Vom Flugsimulator bis zum Roboter
36| Unsere Azubis sind top!
38| WIR sind ein Sportteam!
40| Effizient und sicher: Der Bergbau der Zukunft
46| Mit Sonnenlicht zu sauberem Trinkwasser
48| Neue Brandmeldeanlage für den Dom zu Aachen
50| Auszeichnung für außergewöhnliches Engagement
52| Neue Ideen für Schloss Lichtenburg
55| Kopfnuss
56| One-Man-Show
60| Kämpferin für das Schöne
61| Ein charmanter Diplomat
62| Teamplay für die Zukunft
63| Impressum
To fulfil the CO2 emission reduction targets of the European Union (EU), heavy-duty (HD) trucks need to operate 15% more efficiently by 2025 and 30% by 2030. Their electrification is necessary as conventional HD trucks are already optimized for the long-haul application. The resulting hybrid electric vehicle (HEV) truck gains most of the fuel saving potential by the recuperation of potential energy and its consecutive utilization. The key to utilizing the full potential of HEV-HD trucks is to maximize the amount of recuperated energy and ensure its intelligent usage while keeping the operating point of the internal combustion engine as efficient as possible. To achieve this goal, an intelligent energy management strategy (EMS) based on ECMS is developed for a parallel HEV-HD truck which uses predictive discharge of the battery and adaptive operating strategy regarding the height profile and the vehicle mass. The presented EMS can reproduce the global optimal operating strategy over long phases and lead to a fuel saving potential of up to 2% compared with a heuristic strategy. Furthermore, the fuel saving potential is correlated with the investigated boundary conditions to deepen the understanding of the impact of intelligent EMS for HEV-HD trucks.
Krebstherapie bei Kindern ist für alle Beteiligten eine emotional bedrückende Angelegenheit. Besonders die Strahlentherapie stellt Kinder aufgrund der Häufigkeit der Termine, der Isolation während der Bestrahlung und der Fixierung vor Herausforderungen. „nia“ ermöglicht es den Angehörigen, während der Behandlung einen physischen Kontakt zum Kind zu halten. Zwei miteinander verbundene Zwillingsgeräte registrieren die Bewegungen der Hände und übertragen die Berührung an das jeweils andere Gerät. Diese taktile Kommunikation sorgt für innere Ruhe und Verbundenheit. Vor der eigentlichen Therapie liegen die Geräte in einem Koffer, welcher ein Modell des Behandlungsraums beinhaltet. Mithilfe dessen werden die Kinder spielerisch auf die Bestrahlung vorbereitet. So sollen sich in Zukunft weniger Kinder ängstlich und allein einer Strahlentherapie stellen müssen.
In Deutschland verfügen mehr als 95 % aller Haushalte über einen Internetzugang und das Interesse an Smart Home Anwendungen steigt. Je vernetzter das Zuhause wird, desto mehr Devices müssen dort ihren Platz finden. WLAN Router wirken durch ihre technische Designsprache meist wie Fremdkörper im Raum, sodass oft versucht wird, sie zu verstecken. Das soll sich mit „Cobo“, dem smarten WLAN Router, ändern. Neben der Bereitstellung einer Internetanbindung wird er zum Hub für alle Smart Home Anwendungen. Als Herzstück des Zuhauses sorgt er für die Vernetzung aller Devices und schafft zudem eine Verbindung zwischen Technologie und Interior. Mit seinem minimalistischen Design und der gezielten Auswahl an Materialien und Farben fügt sich der intelligente Router in die eigenen vier Wände ein. „Cobo“ ist kein WLAN Router, der im Schuhregal versteckt werden muss, denn er wird zum Teil der Einrichtung.
Wohlfühlen in den eigenen vier Wänden : ein Produkt, welches die Wohn- und Lebensqualität steigert.
(2023)
Viele Menschen fühlen sich in ihren eigenen vier Wänden nicht wohl. Sie sind gestresst und können nicht entspannen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Produkt zu erschaffen, welches in seinen Funktionen und seinem Design dafür sorgt, dass die Nutzer:innen sich zu Hause wohler fühlen. Es soll alle Funktionen vereinen, die dafür sorgen, dass der Alltagsstress besser bewältigt werden kann und man in seinem Zuhause entspannen kann und den Moment mehr genießt. Entstanden ist Iwa, ein Produkt, welches zum einen als Luftreiniger arbeitet und die Raumluft filtert und im Zusammenspiel mit Licht und Musik die Raumatmosphäre verbessert und so Stress mindert. Das Design soll genau wie die Funktionen beruhigend, entspannend und erdend wirken. Es ist angelehnt am Zen-Design. So bietet Iwa einen großen Mehrwert. Die Funktionen sorgen im Zusammenspiel mit dem Design für eine verbesserte Wohn- und Lebensqualität.
Essen zuzubereiten bedeutet für viele Menschen Normalität, es bestimmt Teile ihrer Identität und ist eng verbunden mit Familie und Kultur. Der Beginn der Alzheimererkrankung erschwert diese Tätigkeit, oft muss sie aus Sicherheitsgründen aufgegeben werden. Kochen als Therapieansatz hat zur Verbesserung der Aktivität und Verringerung von Stress beigetragen. Pila ist ein Küchensystem, das Kochenthusiasten begleitet und Selbstständigkeit sowie Partizipation ermöglicht. Das Kompetenzgefühl, die Autonomie und die Verbundenheit zu betreuenden Personen stärken das Wohlbefinden. Das System führt die Nutzerinnen und Nutzer digital durch alle Phasen von der Vorbereitung bis zum Aufräumen. Aus den Elementen entsteht ein klar organisierter Arbeitsplatz ohne Ablenkungen und mit eindeutigen Aktionspunkten. Die Funktionen der Kocheinheit sind simplifiziert und bedürfnisgerecht angepasst.
Jedes Jahr werden Hunderttausende Fahrradrahmen produziert. 90 % davon werden in Asien hergestellt und von dort über die ganze Welt versendet. Mehr als 80 % der Rahmen werden nach der Nutzung wieder nach Asien zurückgeschickt und landen dort auf riesigen Fahrradfriedhöfen. Das Kinderfahrradkonzept "KiBix" wirkt diesem Problem entgegen, indem es eine Alternative für das regelmäßige Kaufen von neuen Kinderfahrrädern bietet. Im Fokus stehen der Kinderfahrradrahmen und die Gabel aus Kunststoff, welche im Spritzgussverfahren produziert werden. Das City-Bike ist in ein Abo-Sharing-System mit Rädern in unterschiedlichen Größen eingebettet, welches durch eine monatliche Gebühr wie das Eigene genutzt werden kann. Der hohlgespritzte Rahmen ermöglicht die Integration kleiner Boxen im Inneren, in denen Kinder ihre persönlichen "Schätze" mitnehmen können. Somit vereint das Konzept die drei Segmente Material/Produktion, Sharing-System und die Mitnahme des "Schatzes". "KiBix" gibt Kindern in Zeiten der Digitalisierung und der globalen Erwärmung die Möglichkeit, selbstbestimmt und nachhaltig die Welt zu erkunden.
Atmen tut jeder, automatisch. Es wird nicht auf die Ausführung geachtet. Doch was, wenn nur ein wenig Feinschliff an unserer Atmung bereits Großes für unsere Gesundheit bewirkt?
Von etlichen unterschiedlichen Studien wurde bezeugt, dass Atmung und Empfinden eins sind. Das persönliche Empfinden ist unser Portal zur Außenwelt. Die Art wie wir auf äußerliche Reize reagieren, wie achtsam wir im Tun und Denken sind, spiegelt unsere Innenwelt und körperliches Wohlbefinden wieder.
FLOWCEAN QI dient dazu, Stress- und Angststörungen im Alltagsleben für Berufstätige mit hohem Stressfaktor zu reduzieren. Vor allem, um das Gesundheitssystem zu entlasten und die Psyche der Menschen gesund wieder aufzubauen. Sind Berufstätige viel gelassener, steigen auch Leistung und Produktivität. Es ist immer wichtig, die Kernursache von Problemen zu finden und zu lösen. So können auch vielerlei andere auf die Psyche zurückzuführende Probleme der Gesellschaft gelöst werden.
FLOWCEAN QI agiert durch modernste Technologie aktiv mit dem Nutzer. Die KI-Assistenz gestaltet das Lernen der Atemtechniken spaßiger, was wiederum den Lerneffekt verbessert. Der Beamer wird im Innenbereich platziert und der Tracker begleitet einen unterwegs und zeichnet die Datenanalyse auf. Für mehr Datenschutz ist das Armband ein reines offline Produkt. Förmlich sollte es dem Nutzer nah sein, naturverbunden, vertrauenswürdig und beruhigend wirken.
FLOWCEAN QI basiert gestalterisch auf eine antike japanische Philosophie namens „Kintsugi“. Nach der japanischen Philosophie Kintsugi werden zerbrochene Teegläser wiederzusammengeklebt statt weggeworfen. Die in Teile getrennten Elemente werden glatt und geschmeidig wieder zusammengefügt. Sie formen ein neues Ganzes, dass die Schönheit des Originals meist übertrifft. Die Ästhetik hinter „Kintsugi“ nennt man „Wabi-Sabi“. Es bedeutet, die Schönheit im Vergänglichen, Alten oder Fehlerhaften zu verstehen. Die Philosophie dahinter wird metaphorisch auf das Design abgebildet und auf unsere Gesundheit übertragen. Statt letztere zu ignorieren, schenken wir ihr unsere volle Aufmerksamkeit. Ziel der Produkte ist, uns stets an sie zu erinnern, sodass wir täglich an unserem Wohlbefinden arbeiten können.
The connective tissues such as tendons contain an extracellular matrix (ECM) comprising collagen fibrils scattered within the ground substance. These fibrils are instrumental in lending mechanical stability to tissues. Unfortunately, our understanding of how collagen fibrils reinforce the ECM remains limited, with no direct experimental evidence substantiating current theories. Earlier theoretical studies on collagen fibril reinforcement in the ECM have relied predominantly on the assumption of uniform cylindrical fibers, which is inadequate for modelling collagen fibrils, which possessed tapered ends. Recently, Topçu and colleagues published a paper in the International Journal of Solids and Structures, presenting a generalized shear-lag theory for the transfer of elastic stress between the matrix and fibers with tapered ends. This paper is a positive step towards comprehending the mechanics of the ECM and makes a valuable contribution to formulating a complete theory of collagen fibril reinforcement in the ECM.
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.
Urban farming is an innovative and sustainable way of food production and is becoming more and more important in smart city and quarter concepts. It also enables the production of certain foods in places where they usually dare not produced, such as production of fish or shrimps in large cities far away from the coast. Unfortunately, it is not always possible to show students such concepts and systems in real life as part of courses: visits of such industry plants are sometimes not possible because of distance or are permitted by the operator for hygienic reasons. In order to give the students the opportunity of getting into contact with such an urban farming system and its complex operation, an industrial urban farming plant was set up on a significantly smaller scale. Therefore, all needed technical components like water aeriation, biological and mechanical filtration or water circulation have been replaced either by aquarium components or by self-designed parts also using a 3D-printer. Students from different courses like mechanical engineering, smart building engineering, biology, electrical engineering, automation technology and civil engineering were involved in this project. This “miniature industrial plant” was also able to start operation and has now been running for two years successfully. Due to Corona pandemic, home office and remote online lectures, the automation of this miniature plant should be brought to a higher level in future for providing a good control over the system and water quality remotely. The aim of giving the student a chance to get to know the operation of an urban farming plant was very well achieved and the students had lots of fun in “playing” and learning with it in a realistic way.
Using scenarios is vital in identifying and specifying measures for successfully transforming the energy system. Such transformations can be particularly challenging and require the support of a broader set of stakeholders. Otherwise, there will be opposition in the form of reluctance to adopt the necessary technologies. Usually, processes for considering stakeholders' perspectives are very time-consuming and costly. In particular, there are uncertainties about how to deal with modifications in the scenarios. In principle, new consulting processes will be required. In our study, we show how multi-criteria decision analysis can be used to analyze stakeholders' attitudes toward transition paths. Since stakeholders differ regarding their preferences and time horizons, we employ a multi-criteria decision analysis approach to identify which stakeholders will support or oppose a transition path. We provide a flexible template for analyzing stakeholder preferences toward transition paths. This flexibility comes from the fact that our multi-criteria decision aid-based approach does not involve intensive empirical work with stakeholders. Instead, it involves subjecting assumptions to robustness analysis, which can help identify options to influence stakeholders' attitudes toward transitions.
This study evaluates neuromechanical control and muscle-tendon interaction during energy storage and dissipation tasks in hypergravity. During parabolic flights, while 17 subjects performed drop jumps (DJs) and drop landings (DLs), electromyography (EMG) of the lower limb muscles was combined with in vivo fascicle dynamics of the gastrocnemius medialis, two-dimensional (2D) kinematics, and kinetics to measure and analyze changes in energy management. Comparisons were made between movement modalities executed in hypergravity (1.8 G) and gravity on ground (1 G). In 1.8 G, ankle dorsiflexion, knee joint flexion, and vertical center of mass (COM) displacement are lower in DJs than in DLs; within each movement modality, joint flexion amplitudes and COM displacement demonstrate higher values in 1.8 G than in 1 G. Concomitantly, negative peak ankle joint power, vertical ground reaction forces, and leg stiffness are similar between both movement modalities (1.8 G). In DJs, EMG activity in 1.8 G is lower during the COM deceleration phase than in 1 G, thus impairing quasi-isometric fascicle behavior. In DLs, EMG activity before and during the COM deceleration phase is higher, and fascicles are stretched less in 1.8 G than in 1 G. Compared with the situation in 1 G, highly task-specific neuromuscular activity is diminished in 1.8 G, resulting in fascicle lengthening in both movement modalities. Specifically, in DJs, a high magnitude of neuromuscular activity is impaired, resulting in altered energy storage. In contrast, in DLs, linear stiffening of the system due to higher neuromuscular activity combined with lower fascicle stretch enhances the buffering function of the tendon, and thus the capacity to safely dissipate energy.
There is a growing demand for more flexibility in manufacturing to counter the volatility and unpredictability of the markets and provide more individualization for customers. However, the design and implementation of flexibility within manufacturing systems are costly and only economically viable if applicable to actual demand fluctuations. To this end, companies are considering additive manufacturing (AM) to make production more flexible. This paper develops a conceptual model for the impact quantification of AM on volume and mix flexibility within production systems in the early stages of the factory-planning process. Together with the model, an application guideline is presented to help planners with the flexibility quantification and the factory design process. Following the development of the model and guideline, a case study is presented to indicate the potential impact additive technologies can have on manufacturing flexibility Within the case study, various scenarios with different production system configurations and production programs are analyzed, and the impact of the additive technologies on volume and mix flexibility is calculated. This work will allow factory planners to determine the potential impacts of AM on manufacturing flexibility in an early planning stage and design their production systems accordingly.
Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kickoffs und Meetings – sie alle werden mit dem Ziel durchgeführt, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein gemeinsames Arbeitsziel zu erreichen. Damit die Zielerreichung auch bei komplexeren Arbeitsaufträgen nicht vom Zufall abhängt, empfiehlt es sich, die Leitung des Ablaufs einem Moderator zu übertragen.
In diesem Beitrag einer dreiteiligen Serie wird beschrieben, über welches Mindset der Moderator verfügen sollte, welche grundsätzlichen Methoden hilfreich sind und was bei der Onlinemoderation im Besonderen zu beachten ist.
The popularity of social media and particularly Instagram grows steadily. People use the different platforms to share pictures as well as videos and to communicate with friends. The potential of social media platforms is also being used for marketing purposes and for selling products. While for Facebook and other online social media platforms the purchase decision factors are investigated several times, Instagram stores remain mainly unattended so far. The present research work closes this gap and sheds light into decisive factors for purchasing products offered in Instagram stores. A theoretical research model, which contains selected constructs that are assumed to have a significant influence on Instagram user´s purchase intention, is developed. The hypotheses are evaluated by applying structural equation modelling on survey data containing 127 relevant participants. The results of the study reveal that ‘trust’, ‘personal recommendation’, and ‘usability’ significantly influences user’s buying intention in Instagram stores.
The complex questions of today for a world of tomorrow are characterized by their global impact. Solutions must therefore not only be sustainable in the sense of the three pillars of sustainability (economic, environmental, and social) but must also function globally. This goes hand in hand with the need for intercultural acceptance of developed services and products. To achieve this, engineers, as the problem solvers of the future, must be able to work in intercultural teams on appropriate solutions, and be sensitive to intercultural perspectives. To equip the engineers of the future with the so-called future skills, teaching concepts are needed in which students can acquire these methods and competencies in application-oriented formats. The presented course "Applying Design Thinking - Sustainability, Innovation and Interculturality" was developed to teach future skills from the competency areas Digital Key Competencies, Classical Competencies and Transformative Competencies. The CDIO Standard 3.0, in particular the standards 5, 6, 7 and 8, was used as a guideline. The course aims to prepare engineering students from different disciplines and cultures for their future work in an international environment by combining a digital teaching format with an interdisciplinary, transdisciplinary and intercultural setting for solving sustainability challenges. The innovative moment lies in the digital application of design thinking and the inclusion of intercultural as well as trans- and interdisciplinary perspectives in innovation development processes. In this paper, the concept of the course will be presented in detail and the particularities of a digital implementation of design thinking will be addressed. Subsequently, the potentials and challenges will be reflected and practical advice for integrating design thinking in engineering education will be given.
Magnetic detection structure for Lab-on-Chip applications based on the frequency mixing technique
(2018)
A magnetic frequency mixing technique with a set of miniaturized planar coils was investigated for use with a completely integrated Lab-on-Chip (LoC) pathogen sensing system. The system allows the detection and quantification of superparamagnetic beads. Additionally, in terms of magnetic nanoparticle characterization ability, the system can be used for immunoassays using the beads as markers. Analytical calculations and simulations for both excitation and pick-up coils are presented; the goal was to investigate the miniaturization of simple and cost-effective planar spiral coils. Following these calculations, a Printed Circuit Board (PCB) prototype was designed, manufactured, and tested for limit of detection, linear response, and validation of theoretical concepts. Using the magnetic frequency mixing technique, a limit of detection of 15 µg/mL of 20 nm core-sized nanoparticles was achieved without any shielding.
Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kickoffs und Meetings – sie alle werden mit dem Ziel durchgeführt, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein gemeinsames Arbeitsziel zu erreichen. Damit die Zielerreichung auch bei komplexeren Arbeitsaufträgen nicht vom Zufall abhängt, empfiehlt es sich, die Leitung des Ablaufs einem Moderator zu übertragen.
In diesem Beitrag einer mehrteiligen Serie wird beschrieben, über welches Mindset der Moderator verfügen sollte, welche grundsätzlichen Methoden hilfreich sind und was bei der Onlinemoderation im Besonderen zu beachten ist.
The movement of magnetic beads due to a magnetic field gradient is of great interest in different application fields. In this report we present a technique based on a magnetic tweezers setup to measure the velocity factor of magnetically actuated individual superparamagnetic beads in a fluidic environment. Several beads can be tracked simultaneously in order to gain and improve statistics. Furthermore we show our results for different beads with hydrodynamic diameters between 200 and 1000 nm from diverse manufacturers. These measurement data can, for example, be used to determine design parameters for a magnetic separation system, like maximum flow rate and minimum separation time, or to select suitable beads for fixed experimental requirements.
Like all preceding transformations of the manufacturing industry, the large-scale usage of production data will reshape the role of humans within the sociotechnical production ecosystem. To ensure that this transformation creates work systems in which employees are empowered, productive, healthy, and motivated, the transformation must be guided by principles of and research on human-centered work design. Specifically, measures must be taken at all levels of work design, ranging from (1) the work tasks to (2) the working conditions to (3) the organizational level and (4) the supra-organizational level. We present selected research across all four levels that showcase the opportunities and requirements that surface when striving for human-centered work design for the Internet of Production (IoP). (1) On the work task level, we illustrate the user-centered design of human-robot collaboration (HRC) and process planning in the composite industry as well as user-centered design factors for cognitive assistance systems. (2) On the working conditions level, we present a newly developed framework for the classification of HRC workplaces. (3) Moving to the organizational level, we show how corporate data can be used to facilitate best practice sharing in production networks, and we discuss the implications of the IoP for new leadership models. Finally, (4) on the supra-organizational level, we examine overarching ethical dimensions, investigating, e.g., how the new work contexts affect our understanding of responsibility and normative values such as autonomy and privacy. Overall, these interdisciplinary research perspectives highlight the importance and necessary scope of considering the human factor in the IoP.
For performing point-of-care molecular diagnostics, magnetic immunoassays constitute a promising alternative to established enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) because they are fast, robust and sensitive. Simultaneous detection of multiple biomolecular targets from one body fluid sample is desired. The aim of this work is to show that multiplex magnetic immunodetection based on magnetic frequency mixing by means of modular immunofiltration columns prepared for different targets is feasible. By calculations of the magnetic response signal, the required spacing between the modules was determined. Immunofiltration columns were manufactured by 3D printing and antibody immobilization was performed in a batch approach. It was shown experimentally that two different target molecules in a sample solution could be individually detected in a single assaying step with magnetic measurements of the corresponding immobilization filters. The arrangement order of the filters and of a negative control did not influence the results. Thus, a simple and reliable approach to multi-target magnetic immunodetection was demonstrated.
In modern bioanalytical methods, it is often desired to detect several targets in one sample within one measurement. Immunological methods including those that use superparamagnetic beads are an important group of techniques for these applications. The goal of this work is to investigate the feasibility of simultaneously detecting different superparamagnetic beads acting as markers using the magnetic frequency mixing technique. The frequency of the magnetic excitation field is scanned while the lower driving frequency is kept constant. Due to the particles’ nonlinear magnetization, mixing frequencies are generated. To record their amplitude and phase information, a direct digitization of the pickup-coil’s signal with subsequent Fast Fourier Transformation is performed. By synchronizing both magnetic beads using frequency scanning in magnetic frequency mixing technique magnetic fields, a stable phase information is gained. In this research, it is shown that the amplitude of the dominant mixing component is proportional to the amount of superparamagnetic beads inside a sample. Additionally, it is shown that the phase does not show this behaviour. Excitation frequency scans of different bead types were performed, showing different phases, without correlation to their diverse amplitudes. Two commercially available beads were selected and a determination of their amount in a mixture is performed as a demonstration for multiplex measurements.
Die Erfindung betrifft ein Kaltstartverfahren für eine Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit Anlasser und einer Motorsteuerung zur Ansteuerung von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Zündung und voll variabel elektromagnetisch betätigbaren Gaswechselventilen an den einzelnen Zylindern, bei dem die Kurbelwelle über den Anlasser gedreht wird und zum Start für wenigstens einen Zylinder die dazugehörigen Gaswechselventile, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung und die Zündung in einem vorgegebenen Taktzyklus angesteuert werden und zwar in den ersten Arbeitszyklen mit "Spätem Einlaß Öffnen".
Sensitive and rapid detection of cholera toxin subunit B using magnetic frequency mixing detection
(2019)
Cholera is a life-threatening disease caused by the cholera toxin (CT) as produced by some Vibrio cholerae serogroups. In this research we present a method which directly detects the toxin’s B subunit (CTB) in drinking water. For this purpose we performed a magnetic sandwich immunoassay inside a 3D immunofiltration column. We used two different commercially available antibodies to capture CTB and for binding to superparamagnetic beads. ELISA experiments were performed to select the antibody combination. The beads act as labels for the magnetic frequency mixing detection technique. We show that the limit of detection depends on the type of magnetic beads. A nonlinear Hill curve was fitted to the calibration measurements by means of a custom-written python software. We achieved a sensitive and rapid detection of CTB within a broad concentration range from 0.2 ng/ml to more
than 700 ng/ml.
Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes (2), mit wenigstens einem Elektromagneten (4) und einem mit dem Stellglied (2) verbundenen Anker (3), der gegen die Kraft einer Rückstellfeder (6) aus seiner Ruhelage in Richtung auf den Elektromagneten (4) bewegbar ist, mit einer Rückstellfeder (6), die eine nicht lineare, bezogen auf die Ruhelage des Ankers (3) progressiv ansteigende Kennlinie aufweist.
Die qualitative und quantitative Detektion von Zielsubstanzen innerhalb einer wässrigen Probe ist für viele Fragestellungen von Interesse, etwa bei der Detektion von Kontaminationen in Trinkwasser in Krisensituationen. Hierbei ist es nicht nur wichtig, dass Pathogene möglichst sensitiv detektiert werden können, sondern auch, dass die Analyse schnell erfolgt, um Betroffenen im Katastrophenfall zügig sicheres Trinkwasser zu Verfügung stellen zu können. Da bei einem solchen Szenario nicht von einer in der Nähe befindlichen funktionierenden Laborinfrastruktur ausgegangen werden kann, ist es wichtig, dass die Messung direkt vor Ort erfolgen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine derartige Schnellanalytik mithilfe von superparamagnetischen Beads (MBs) und der magnetischen Frequenzmischtechnik möglich ist. Dabei werden die MBs mit Hilfe von primären Antikörpern an die Zielsubstanz gebunden und mit sekundären Antikörpern an die Poren-Oberfläche eines Polyethylen-Filters fixiert (Sandwich-Immunoassay). So kann die Quantifizierung der Zielsubstanz auf eine magnetische Messung der immobilisierten MB-Marker zurückgeführt werden. Die magnetische Frequenzmischtechnik basiert auf der Anregung der Probe mit Magnetfeldern zweier verschiedener Frequenzen. Die durch die nichtlineare Magnetisierungsform der superparamagnetischen MBs entstehenden Mischfrequenzen werden typischerweise mithilfe einer zweistufigen Lock-in-Detektion analysiert (analoge Demodulation), die in einem Magnetreader als Handheldgerät realisiert wurde. Zusätzlich zu dieser Technik wurde das Prinzip der direkten Digitalisierung des gesamten Antwortsignals mit anschließender Fourier-Analyse der erzeugten Mischfrequenzen experimentell umgesetzt, um die Amplituden und Phasen mehrerer Mischfrequenzen simultan zu erfassen. Eine Möglichkeit zur Sensitivitätssteigerung ist die magnetische Aufkonzentration, indem vor der magnetischen Analyse eine Separation der MBs aus einem größeren Probenvolumen mittels magnetischem Feldgradienten durchgeführt wird. Zur Charakterisierung verschiedener kommerzieller MBs hinsichtlich ihrer magnetischen Separierbarkeit wurde ein Aufbau zur Messung ihrer magnetophoretischen Beweglichkeiten realisiert und ihre Geschwindigkeiten im Gradientenfeld mikroskopisch gemessen.Da eine Probe oftmals nicht nur auf eine einzige Zielsubstanz, sondern simultan auf mehrere verschiedene Pathogene hin untersucht werden soll, wurden verschiedene Ansätze entwickelt und getestet, die einen solchen multiparametrischen magnetischen Immunoassay ermöglichen. Einerseits wurde eine räumliche Separation der Bindungsbereiche für verschiedene Zielsubstanzen realisiert, die sequentiell ausgewertet werden können. Andererseits wurde die Unterscheidung von verschiedenen Zielsubstanzen anhand der Charakteristika der an sie gebundenen, verschieden funktionalisierten MB-Typen untersucht. Für eine solche Unterscheidung wurde zum einen die Anregefrequenz der magnetischen Frequenzmischtechnik während einer Messung variiert. Damit konnte gezeigt werden, dass sich verschiedene MB-Sorten anhand der Phase ihrer Frequenzmischsignale voneinander unterscheiden lassen. Weiterhin wurde gezeigt, dass sich der Signalverlauf einer binären Mischung zweier verschiedener MB-Typen als gradueller Übergang der Verläufe der beiden reinen MB-Lösungen ergibt. Eine weitere Analysemethode für einen multiparametrischen Immunoassay besteht darin, ein zusätzliches einstellbares statisches magnetisches Offsetfeld zu verwenden. Hierfür wurden mehrere Aufbauten auf Basis von Permanent- und Elektromagneten simuliert, konstruiert und charakterisiert. Mithilfe von Simulationen konnte gezeigt werden, dass eine auf diesem Verfahren beruhende Unterscheidung für MBs mit unterschiedlichen magnetischen Partikelmomenten möglich ist. Als direkte Anwendung des hier entwickelten Magnetreaders in Zusammenspiel mit der digitalen Demodulation wurde ein magnetischer Assay gegen die B-Untereinheit des Choleratoxins in Trinkwasser mit einem niedrigen Detektionslimit von 0,2 ng/ml demonstriert.
Herein, fibroin, polylactide (PLA), and carbon are investigated for their suitability as biocompatible and biodegradable materials for amperometric biosensors. For this purpose, screen-printed carbon electrodes on the biodegradable substrates fibroin and PLA are modified with a glucose oxidase membrane and then encapsulated with the biocompatible material Ecoflex. The influence of different curing parameters of the carbon electrodes on the resulting biosensor characteristics is studied. The morphology of the electrodes is investigated by scanning electron microscopy, and the biosensor performance is examined by amperometric measurements of glucose (0.5–10 mM) in phosphate buffer solution, pH 7.4, at an applied potential of 1.2 V versus a Ag/AgCl reference electrode. Instead of Ecoflex, fibroin, PLA, and wound adhesive are tested as alternative encapsulation compounds: a series of swelling tests with different fibroin compositions, PLA, and Ecoflex has been performed before characterizing the most promising candidates by chronoamperometry. Therefore, the carbon electrodes are completely covered with the particular encapsulation material. Chronoamperometric measurements with H2O2 concentrations between 0.5 and 10 mM enable studying the leakage current behavior.
It has been shown that muscle fascicle curvature increases with increasing contraction level and decreasing muscle–tendon complex length. The analyses were done with limited examination windows concerning contraction level, muscle–tendon complex length, and/or intramuscular position of ultrasound imaging. With this study we aimed to investigate the correlation between fascicle arching and contraction, muscle–tendon complex length and their associated architectural parameters in gastrocnemius muscles to develop hypotheses concerning the fundamental mechanism of fascicle curving. Twelve participants were tested in five different positions (90°/105°*, 90°/90°*, 135°/90°*, 170°/90°*, and 170°/75°*; *knee/ankle angle). They performed isometric contractions at four different contraction levels (5%, 25%, 50%, and 75% of maximum voluntary contraction) in each position. Panoramic ultrasound images of gastrocnemius muscles were collected at rest and during constant contraction. Aponeuroses and fascicles were tracked in all ultrasound images and the parameters fascicle curvature, muscle–tendon complex strain, contraction level, pennation angle, fascicle length, fascicle strain, intramuscular position, sex and age group were analyzed by linear mixed effect models. Mean fascicle curvature of the medial gastrocnemius increased with contraction level (+5 m−1 from 0% to 100%; p = 0.006). Muscle–tendon complex length had no significant impact on mean fascicle curvature. Mean pennation angle (2.2 m−1 per 10°; p < 0.001), inverse mean fascicle length (20 m−1 per cm−1; p = 0.003), and mean fascicle strain (−0.07 m−1 per +10%; p = 0.004) correlated with mean fascicle curvature. Evidence has also been found for intermuscular, intramuscular, and sex-specific intramuscular differences of fascicle curving. Pennation angle and the inverse fascicle length show the highest predictive capacities for fascicle curving. Due to the strong correlations between pennation angle and fascicle curvature and the intramuscular pattern of curving we suggest for future studies to examine correlations between fascicle curvature and intramuscular fluid pressure.
Quantitative evaluation of health management designs for fuel cell systems in transport vehicles
(2022)
Focusing on transport vehicles, mainly with regard to aviation applications, this paper presents compilation and subsequent quantitative evaluation of methods aimed at building an optimum integrated health management solution for fuel cell systems. The methods are divided into two different main types and compiled in a related scheme. Furthermore, different methods are analysed and evaluated based on parameters specific to the aviation context of this study. Finally, the most suitable method for use in fuel cell health management systems is identified and its performance and suitability is quantified.
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.
Having well-defined control strategies for fuel cells, that can efficiently detect errors and take corrective action is critically important for safety in all applications, and especially so in aviation. The algorithms not only ensure operator safety by monitoring the fuel cell and connected components, but also contribute to extending the health of the fuel cell, its durability and safe operation over its lifetime. While sensors are used to provide peripheral data surrounding the fuel cell, the internal states of the fuel cell cannot be directly measured. To overcome this restriction, Kalman Filter has been implemented as an internal state observer.
Other safety conditions are evaluated using real-time data from every connected sensor and corrective actions automatically take place to ensure safety. The algorithms discussed in this paper have been validated thorough Model-in-the-Loop (MiL) tests as well as practical validation at a dedicated test bench.
The industrial revolution IR4.0 era have driven many states of the art technologies to be introduced especially in the automotive industry. The rapid development of automotive industries in Europe have created wide industry gap between European Union (EU) and developing countries such as in South-East Asia (SEA). Indulging this situation, FH Joanneum, Austria together with European partners from FH Aachen, Germany and Politecnico Di Torino, Italy is taking initiative to close the gap utilizing the Erasmus+ United grant from EU. A consortium was founded to engage with automotive technology transfer using the European ramework to Malaysian, Indonesian and Thailand Higher Education Institutions (HEI) as well as automotive industries. This could be achieved by establishing Engineering Knowledge Transfer Unit (EKTU) in respective SEA institutions guided by the industry partners in their respective countries. This EKTU could offer updated, innovative, and high-quality training courses to increase graduate’s employability in higher education institutions and strengthen relations between HEI and the wider economic and social environment by addressing Universityindustry cooperation which is the regional priority for Asia. It is expected that, the Capacity Building Initiative would improve the quality of higher education and enhancing its relevance for the labor market and society in the SEA partners. The outcome of this project would greatly benefit the partners in strong and complementary partnership targeting the automotive industry and enhanced larger scale international cooperation between the European and SEA partners. It would also prepare the SEA HEI in sustainable partnership with Automotive industry in the region as a mean of income generation in the future.
The industrial revolution especially in the IR4.0 era have driven many states of the art technologies to be introduced.
The automotive industry as well as many other key industries have also been greatly influenced. The rapid development of automotive industries in Europe have created wide industry gap between European Union (EU) and developing countries such as in South East Asia (SEA). Indulging this situation, FH JOANNEUM, Austria together with European partners from FH Aachen, Germany and Politecnico di Torino, Italy are taking initiative to close down the gap utilizing the Erasmus+ United Capacity Building in Higher Education grant from EU. A consortium was founded to engage with automotive technology transfer using the European framework to Malaysian, Indonesian and Thailand Higher Education Institutions (HEI) as well as automotive industries in respective countries. This could be achieved by establishing Engineering Knowledge Transfer Unit (EKTU) in respective SEA institutions guided by the industry partners in their respective countries. This EKTU could offer updated, innovative and high-quality training courses to increase graduate’s employability in higher education institutions and strengthen relations between HEI and the wider economic and social environment by addressing University-industry cooperation which is the regional priority for Asia. It is expected that, the Capacity Building Initiative would improve the quality of higher education and enhancing its relevance for the labor market and society in the SEA partners. The outcome of this project would greatly benefit the partners in strong and complementary partnership targeting the automotive industry and enhanced larger scale international cooperation between the European and SEA partners. It would also prepare the SEA HEI in sustainable partnership with Automotive industry in the region as a mean of income generation in the future.
Scientific questions
- How can a non-stationary heat offering in the commercial vehicle be used to reduce fuel consumption?
- Which potentials offer route and environmental information among with predicted speed and load trajectories to increase the efficiency of a ORC-System?
Methods
- Desktop bound holistic simulation model for a heavy duty truck incl. an ORC System
- Prediction of massflows, temperatures and mixture quality (AFR) of exhaust gas
Biofuels potentially interesting also for aviation purposes are predominantly liquid fuels produced from biomass. The most common biofuels today are biodiesel and bioethanol. Since diesel engines are rather rare in aviation this survey is focusing on ethanol admixed to gasoline products.
The Directive 2003/30/EC of the European Parliament and the Council of May 8th 2003 on the promotion of the use of biofuels or other renewable fuels for transport encourage a growing admixture of biogenic fuel components to fossil automotive gasoline. Some aircraft models equipped with spark ignited piston engines are approved for operation with automotive gasoline, frequently called “MOGAS” (motor gasoline). The majority of those approvals is limited to MOGAS compositions that do not contain methanol or ethanol beyond negligible amounts. In the past years (bio-)MTBE or (bio-)ETBE have been widely used as blending component of automotive gasoline whilst the usage of low-molecular alcohols like methanol or ethanol has been avoided due to the handling problems especially with regard to the strong affinity for water. With rising mandatory bio-admixtures the conversion of the basic biogenic ethanol to ETBE, causing a reduction of energetic payoff, becomes more and more unattractive. Therefore the direct ethanol admixture is accordingly favoured.
Due to the national enforcements of the directive 2003/30/EC more oxygenates produced from organic materials like bioethanol have started to appear in automotive gasolines already. The current fuel specification EN 228 already allows up to 3 % volume per volume (v/v) (bio-)methanol or up to 5 % v/v (bio-)ethanol as fuel components. This is also roughly the amount of biogenic components to comply with the legal requirements to avoid monetary penalties for producers and distributors of fuels.
Since automotive fuel is cheaper than the common aviation gasoline (AVGAS), creates less problems with lead deposits in the engine, and in general produces less pollutants it is strongly favoured by pilots. But being designed for a different set of usage scenarios the use of automotive fuel with low molecular alcohols for aircraft operation may have adverse effects in aviation operation. Increasing amounts of ethanol admixtures impose various changes in the gasoline’s chemical and physical properties, some of them rather unexpected and not within the range of flight experiences even of long-term pilots.
Low emission zones and truck bans, the rising price of diesel and increases in road tolls: all of these factors are putting serious pressure on the transport industry. Commercial vehicle manufacturers and their suppliers are in the process of identifying new solutions to these challenges as part of their efforts to meet the EEV (enhanced environmentally friendly vehicle) limits, which are currently the most robust European exhaust and emissions standards for trucks and buses.
The downsizing of spark ignition engines in conjunction with turbocharging is considered to be a promising method for reducing CO₂ emissions. Using this concept, FEV has developed a new, highly efficient drivetrain to demonstrate fuel consumption reduction and drivability in a vehicle based on the Ford Focus ST. The newly designed 1.8L turbocharged gasoline engine incorporates infinitely variable intake and outlet control timing and direct fuel injection utilizing piezo injectors centrally located. In addition, this engine uses a prototype FEV engine control system, with software that was developed and adapted entirely by FEV. The vehicle features a 160 kW engine with a maximum mean effective pressure of 22.4 bar and 34 % savings in simulated fuel consumption. During the first stage, a new electrohydraulically actuated hybrid transmission with seven forward gears and one reverse gear and a single dry starting clutch will be integrated. The electric motor of the hybrid is directly connected to the gear set of the transmission. Utilizing the special gear set layout, the electric motor can provide boost during a change of gears, so that there is no interruption in traction. Therefore, the transmission system combines the advantages of a double clutch controlled gear change (gear change without an interruption in traction) with the efficient, cost-effective design of an automated manual transmission system. Additionally, the transmission provides a purely electric drive system and the operation of an air-conditioning compressor during the engine stop phases. One other alternative is through the use of CAI (Controlled Auto Ignition), which incorporates a process developed by FEV for controlled compression ignition.
The utilisation of vehicle-oriented gasoline in general aviation is very desirable for both ecological and economical reasons, as well as for general considerations of availability. As of today vehicle fuels may be used if the respective engine and cell are certified for such an operation. For older planes a supplementary technical certificate is provided for gasoline mixtures with less than 1 % v/v ethanol only, though. Larger admixtures of ethanol may lead to sudden engine malfunction and should be considered as considerable security risks. Major problems are caused by the partially ethanol non-withstanding materials, a necessarily changed stochiometric adjustment of the engine for varying ethanol shares and the tendency for phase separation in the presence of absorbed water. The concepts of the flexible fuel vehicles are only partially applicable in the view of air security.
Flow separation is a phenomenon that occurs in all kinds of supersonic nozzles sometimes during run-up and shut-down operations. Especially in expansion nozzles of rocket engines with large area ratio, flow separation can trigger strong side loads that can damage the structure of the nozzle. The investigation presented in this paper seeks to establish measures that may be applied to alter the point of flow separation. In order to achieve this, a supersonic nozzle was placed at the exit plane of the conical nozzle. This resulted in the generation of cross flow surrounding the core jet flow from the conical nozzle. Due to the entrainment of the gas stream from the conical nozzle the pressure in its exit plane was found to be lower than that of the ambient. A Cold gas instead of hot combustion gases was used as the working fluid. A mathematical simulation of the concept was validated by experiment. Measurements confirmed the simulation results that due to the introduction of a second nozzle the pressure in the separated region of the conical nozzle was significantly reduced. It was also established that the boundary layer separation inside the conical nozzle was delayed thus allowing an increased degree of overexpansion. The condition established by the pressure measurements was also demonstrated qualitatively using transparent nozzle configurations.
In this paper the way to a 5-day-car with respect to a modular valve train systems for spark ignited combustion engines is shown. The necessary product diversity is shift from mechanical or physical components to software components. Therefore, significant improvements of logistic indicators are expected and shown. The working principle of a camless cylinder head with respect to an electromagnetical valve train (EMVT) is explained and it is demonstrated that shifting physical diversity to software is feasible. The future design of combustion engine systems including customisation can be supported by a set of assistance tools which is shown exemplary.
Germany is a frontrunner in setting frameworks for the transition to a low-carbon system. The mobility sector plays a significant role in this shift, affecting different people and groups on multiple levels. Without acceptance from these stakeholders, emission targets are out of reach. This research analyzes how the heterogeneous preferences of various stakeholders align with the transformation of the mobility sector, looking at the extent to which the German transformation paths are supported and where stakeholders are located.
Under the research objective of comparing stakeholders' preferences to identify which car segments require additional support for a successful climate transition, a status quo of stakeholders and car performance criteria is the foundation for the analysis. Stakeholders' hidden preferences hinder the derivation of criteria weightings from stakeholders; therefore, a ranking from observed preferences is used. This study's inverse multi-criteria decision analysis means that weightings can be predicted and used together with a recalibrated performance matrix to explore future preferences toward car segments.
Results show that stakeholders prefer medium-sized cars, with the trend pointing towards the increased potential for alternative propulsion technologies and electrified vehicles. These insights can guide the improved targeting of policy supporting the energy and mobility transformation. Additionally, the method proposed in this work can fully handle subjective approaches while incorporating a priori information. A software implementation of the proposed method completes this work and is made publicly available.
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes (7) mit wenigstens einem gesteuert bestrombaren Elektromagneten (1, 2) und einem mit dem Stellglied (7) in Wirkverbindung stehenden Anker (5), der bei Bestromung des Elektromagneten (1, 2) gegen die Kraft wenigstens einer an einem Gehäuse (12) abgestützten Rückstellfeder (10) an der Polfläche (3, 4) des Elektromagneten (1, 2) zur Anlage kommt, und daß zumindest der Anker (5) über eine sphärische Gelenkanordnung (11) auf der Rückstellfeder (10) abgestützt ist.
Stand 01.01.2022 sind in Deutschland 618.460 elektrisch angetriebene KFZ zugelassen. Insgesamt sind derzeit 48.540.878 KFZ zugelassen, was einer Elektromobilitätsquote von ca. 1,2 % entspricht. Derzeit werden Elektromobile über Ladestationen oder Steckdosen mit dem Stromnetz verbunden und üblicherweise mit der vollen Ladekapazität des Anschlusses aufgeladen, bis das Batteriemanagementsystem des Fahrzeugs abhängig vom Ladezustand der Batterie die Ladeleistung reduziert.
The aim of the present study was the characterisation of three true subtilisins and one phylogenetically intermediate subtilisin from halotolerant and halophilic microorganisms. Considering the currently growing enzyme market for efficient and novel biocatalysts, data mining is a promising source for novel, as yet uncharacterised enzymes, especially from halophilic or halotolerant Bacillaceae, which offer great potential to meet industrial needs. Both halophilic bacteria Pontibacillus marinus DSM 16465ᵀ and Alkalibacillus haloalkaliphilus DSM 5271ᵀ and both halotolerant bacteria Metabacillus indicus DSM 16189 and Litchfieldia alkalitelluris DSM 16976ᵀ served as a source for the four new subtilisins SPPM, SPAH, SPMI and SPLA. The protease genes were cloned and expressed in Bacillus subtilis DB104. Purification to apparent homogeneity was achieved by ethanol precipitation, desalting and ion-exchange chromatography. Enzyme activity could be observed between pH 5.0–12.0 with an optimum for SPPM, SPMI and SPLA around pH 9.0 and for SPAH at pH 10.0. The optimal temperature for SPMI and SPLA was 70 °C and for SPPM and SPAH 55 °C and 50 °C, respectively. All proteases showed high stability towards 5% (w/v) SDS and were active even at NaCl concentrations of 5 M. The four proteases demonstrate potential for future biotechnological applications.
Inhaltsverzeichnis - Bachelorarbeiten
1. Zukunft der Rente – Kann eine Erwerbstätigenversicherung das
demografische Problem nachhaltig lösen?
- Marcel Sept | Seite 4-73
2. Die versammlungsgebundenen Aktionärsrechte in der neuen
virtuellen Hauptversammlung – eine Bewertung aus Unternehmer- und Aktionärssicht
- Christina Zillinger | Seite 74-130
3. Praxisleitfaden für den Arbeitgeber zum gesetzlichen
Sonderkündigungsschutz – Was muss der Arbeitgeber tun, um durch
Gesetz besonders geschützten Arbeitnehmern kündigen zu können?
- Johanna Wiechert | Seite 131-195
4. Die Steuervergünstigung bei Umstrukturierungen im Konzern nach
§ 6a GrEStG im Lichte der aktuellen Rechtsprechung
- Marius Thelen | Seite 196-265
Up in the clouds and above fuels and construction materials must be very carefully selected to ensure a smooth flight and touchdown. Out of around 38,000 single and dual-engined propeller aeroplanes, roughly a third are affected by a new trend in the fuel sector that may lead to operating troubles or even emergency landings: The admixture of bio-ethanol to conventional gasoline. Experiences with these fuels may be projected to alternative mixtures containing new components.
The aerodynamic performance of propellers strongly depends on their geometry and, consequently, on aeroelastic deformations. Knowledge of the extent of the impact is crucial for overall aircraft performance. An integrated simulation environment for steady aeroelastic propeller simulations is presented. The simulation environment is applied to determine the impact of elastic deformations on the aerodynamic propeller performance. The aerodynamic module includes a blade element momentum approach to calculate aerodynamic loads. The structural module is based on finite beam elements, according to Timoshenko theory, including moderate deflections. Several fixed-pitch propellers with thin-walled cross sections made of both isotropic and non-isotropic materials are investigated. The essential parameters are varied: diameter, disc loading, sweep, material, rotational, and flight velocity. The relative change of thrust between rigid and elastic blades quantifies the impact of propeller elasticity. Swept propellers of large diameters or low disc loadings can decrease the thrust significantly. High flight velocities and low material stiffness amplify this tendency. Performance calculations without consideration of propeller elasticity can lead to decreased efficiency. To avoid cost- and time-intense redesigns, propeller elasticity should be considered for swept planforms and low disc loadings.
Schlüter Projekt X
(2023)
Schlüter Projekt X ist die fiktive Reanimation des Traktorenherstellers Schlüter. Dabei geht es darum, auf Basis der originalen Traktoren eine moderne Maschine zu entwerfen, welche die bewährte und beliebte Formsprache mit moderner Technologie und aktuellen Funktionen verbindet, um den Anforderungen der modernen Landwirtschaft gerecht zu werden. Dazu wurde Projekt X stark modular aufgebaut. Die Fahrzeugkabine lässt sich um 180° drehen und gegebenenfalls durch ein vollkommen autonomes Modul austauschen. Die Reifen lassen sich bei Bedarf durch Ketten ersetzen. Projekt X wird elektronisch angetrieben, zur Vermeidung langer Ladezeiten lässt sich der gesamte Akkublock in der Motorhaube austauschen.
"Das Editorial greift die Thematik der aktuellen Klimakrise auf und beleuchtet diese im Bereich des nachhaltigen Bauens. Denn durch das stetige Wachstum der menschlichen Bevölkerung in Kombination mit dem Anstieg des Pro-Kopf-Verbrauchs werden globale Ressourcen immer stärker belastet. Ziel der Arbeit ist es, die aktuelle Situation des Klimawandels aus einer Perspektive zu betrachten, der sich die meisten nicht bewusst sind. Denn besonders das Bauwesen trägt einen erheblichen Anteil zum Klimawandel bei. In der Publikation werden Texte zum Thema Klimawandel und nachhaltiges Bauen behandelt sowie fotografische Anwendungsbeispiele im Bereich der Bambus-Architektur gezeigt. Das Projekt präsentiert Lösungsansätze, wie herkömmliche Rohstoffe durch verarbeiteten Bambus ergänzt bzw. ersetzt werden können. Dadurch kann ein entscheidender Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels geleistet werden. Bambus bietet dahingehend viele Möglichkeiten. Bei richtiger Verarbeitung vereint er viele der geforderten Ansprüche nachhaltigen Bauens. Der Rohstoff ist stark und flexibel zugleich. Er bindet Kohlenstoff, reinigt kontaminierte Böden, beugt Erosionen vor und weist eine nahezu negative CO2-Bilanz auf. Wie kann es gelingen, diesen Rohstoff in westlichen Ländern als Baumaterial zu integrieren?"
Die Staatliche Antikensammlung in München ist eine antike Kunstsammlung, bestehend aus zwei Kunsthäusern. Das Haus der Glyptothek befindet sich auf der Nordseite und die Antikensammlung auf der Südseite des Königsplatzes. Während die Glyptothek Skulpturen ausstellt, zeigt die Antikensammlung Gebrauchsgegenstände und Objekte aus der etruskischen, griechischen und römischen Epoche. Sie gehört mit ihrer Kunstsammlung zu den weltweit führenden ihrer Art. In seinem Vorhaben, das Kulturerbe zu wahren, legt das Museum besonders hohen Wert auf Bildung und Vermittlung. Um dies langfristig zu gewährleisten, ist ein ausgeglichenes Erscheinungsbild zwischen Klassik und Modernität unentbehrlich. Die griechische Stilepoche zeichnet sich in ihrer abstrakten Nutzung von geometrischen Grundformen aus. Im Zusammenspiel von geometrischen Formen und Abstrahierungen entsteht ein neues Erscheinungsbild.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird die komplexe CPQ-Branchenlösung INKAS der it-motive AG konzeptionell und gestalterisch überarbeitet. Die mehrjährige Entwicklung von INKAS und etlicher separater Komponenten hat zu einer zum Teil inkonsistenten Oberfläche geführt, die Schwierigkeiten bei der Benutzung aufweist. Das neue User Interface, welches diese Masterarbeit entwickelt, soll durch einheitliche Interaktionsprinzipien zum einen die Usability und bestehende Funktionalitäten verbessern und zum anderen neue Funktionen leichter integrierbar machen. Diese Masterarbeit demonstriert somit ein Vorgehensmodell, durch welches komplexe existierende Branchenlösungen mithilfe eines nutzerzentrierten Redesigns eine nachhaltig verbesserte Produktqualität erreichen und die Integration neuer Technologien ermöglicht. In diesem Zusammenhang wird auch exemplarisch aufgezeigt, wie Designleistungen methodisch in bestehende agile Softwareentwicklungsprozesse integriert werden können.
Das „X Plore“ ist ein human hybrid angetriebenes Tauchboot, welches sowohl für den touristischen als auch privaten Gebrauch konzipiert ist. Das immersive Design des „X Plore" sorgt für ein eindrucksvolles Taucherlebnis. Das Konzept soll die Menschen über die aktuelle Not der Meere und ihrer Lebewesen aufklären und ihnen gleichzeitig die Möglichkeit geben, der Unterwasserwelt näher zukommen. Zudem soll es diese erhalten und ihre Bewohner:innen schützen. Des Weiteren thematisiert die Arbeit zukunftsorientierte Antriebs- und Batterietechniken und setzt sich mit der sinnvollen Integrierung dieser auseinander.
Blind – invisible connection : ein Spiel zur kritischen
Auseinandersetzung mit den sozialen Medien.
(2022)
Im Computerspiel „blind – invisible connection“ taucht der Spieler in eine Fantasiewelt ein, die die sozialen Medien widerspiegelt und von einer Maschine beherrscht wird. Um zu erfahren, was in dieser Welt geschehen ist, muss die Geschichte Schritt für Schritt erspielt und wie ein Puzzle zusammengesetzt werden. Dabei interagieren die Spieler:innen mittels Dialogen mit den Bewohner:innen der Fantasiewelt und lösen Rätsel, die die Geschichte enthüllen. Durch Analogien zwischen der Fantasiewelt und den sozialen Medien wird die Funktionsweise und der Einfluss der Plattformen auf die Menschen und die Gesellschaft verdeutlicht. So wird eine Reflexion des eigenen Umgangs mit den sozialen Medien angeregt und Gesprächsstoff für Diskussionen unter den Spieler:innen und Mitmenschen geliefert.
Breathe
(2023)
Ein nachhaltiges, autonomes Fahrzeug, das in einer extrem schnellen und hektischen Welt, geprägt durch Digitalisierung und Urbanisierung, einen Moment der Ruhe bieten soll; eine Pause von der ständigen Flut von Eindrücken und Informationen. Ein immersives Design, das meditative und kreative Prozesse unterstützt und Mensch-Mensch sowie Mensch-Natur Begegnungen fördert.
Several species of (poly)saccharides and organic acids can be found often simultaneously in various biological matrices, e.g., fruits, plant materials, and biological fluids. The analysis of such matrices sometimes represents a challenging task. Using Aloe vera (A. vera) plant materials as an example, the performance of several spectro-scopic methods (80 MHz benchtop NMR, NIR, ATR-FTIR and UV–vis) for the simultaneous analysis of quality parameters of this plant material was compared. The determined parameters include (poly)saccharides such as aloverose, fructose and glucose as well as organic acids (malic, lactic, citric, isocitric, acetic, fumaric, benzoic and sorbic acids). 500 MHz NMR and high-performance liquid chromatography (HPLC) were used as the reference methods.
UV–vis data can be used only for identification of added preservatives (benzoic and sorbic acids) and drying agent (maltodextrin) and semiquantitative analysis of malic acid. NIR and MIR spectroscopies combined with multivariate regression can deliver more informative overview of A. vera extracts being able to additionally quantify glucose, aloverose, citric, isocitric, malic, lactic acids and fructose. Low-field NMR measurements can be used for the quantification of aloverose, glucose, malic, lactic, acetic, and benzoic acids. The benchtop NMR method was successfully validated in terms of robustness, stability, precision, reproducibility and limit of detection (LOD) and quantification (LOQ), respectively. All spectroscopic techniques are useful for the screening of (poly)saccharides and organic acids in plant extracts and should be applied according to its availability as well as information and confidence required for the specific analytical goal. Benchtop NMR spectroscopy seems to be the most feasible solution for quality control of A. vera products.
Background
Aminoacylases are highly promising enzymes for the green synthesis of acyl-amino acids, potentially replacing the environmentally harmful Schotten-Baumann reaction. Long-chain acyl-amino acids can serve as strong surfactants and emulsifiers, with application in cosmetic industries. Heterologous expression of these enzymes, however, is often hampered, limiting their use in industrial processes.
Results
We identified a novel mycobacterial aminoacylase gene from Mycolicibacterium smegmatis MKD 8, cloned and expressed it in Escherichia coli and Vibrio natriegens using the T7 overexpression system. The recombinant enzyme was prone to aggregate as inclusion bodies, and while V. natriegens Vmax™ could produce soluble aminoacylase upon induction with isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG), E. coli BL21 (DE3) needed autoinduction with lactose to produce soluble recombinant protein. We successfully conducted a chaperone co-expression study in both organisms to further enhance aminoacylase production and found that overexpression of chaperones GroEL/S enhanced aminoacylase activity in the cell-free extract 1.8-fold in V. natriegens and E. coli. Eventually, E. coli ArcticExpress™ (DE3), which co-expresses cold-adapted chaperonins Cpn60/10 from Oleispira antarctica, cultivated at 12 °C, rendered the most suitable expression system for this aminoacylase and exhibited twice the aminoacylase activity in the cell-free extract compared to E. coli BL21 (DE3) with GroEL/S co-expression at 20 °C. The purified aminoacylase was characterized based on hydrolytic activities, being most stable and active at pH 7.0, with a maximum activity at 70 °C, and stability at 40 °C and pH 7.0 for 5 days. The aminoacylase strongly prefers short-chain acyl-amino acids with smaller, hydrophobic amino acid residues. Several long-chain amino acids were fairly accepted in hydrolysis as well, especially N-lauroyl-L-methionine. To initially evaluate the relevance of this aminoacylase for the synthesis of N-acyl-amino acids, we demonstrated that lauroyl-methionine can be synthesized from lauric acid and methionine in an aqueous system.
Conclusion
Our results suggest that the recombinant enzyme is well suited for synthesis reactions and will thus be further investigated.
Damit Sie als Moderator effektiv und professionell moderieren können, sollten Sie die entsprechenden Methoden kennen.
Mit den richtigen Methoden können Sie Diskussionen leiten, Konflikte lösen, die Teilnehmer motivieren und dafür sorgen, dass die Ziele der Veranstaltung erreicht werden. Außerdem helfen sie Ihnen, eine positive Atmosphäre zu schaffen und das Interesse der Teilnehmer zu halten.
In diesem zweiten Beitrag der mehrteiligen Serie lernen Sie die grundsätzlichen Methoden kennen, um erfolgreiche Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kick-offs und Meetings durchzuführen.
The eVTOL industry is a rapidly growing mass market expected to start in 2024. eVTOL compete, caused by their predicted missions, with ground-based transportation modes, including mainly passenger cars. Therefore, the automotive and classical aircraft design process is reviewed and compared to highlight advantages for eVTOL development. A special focus is on ergonomic comfort and safety. The need for further investigation of eVTOL’s crashworthiness is outlined by, first, specifying the relevance of passive safety via accident statistics and customer perception analysis; second, comparing the current state of regulation and certification; and third, discussing the advantages of integral safety and applying the automotive safety approach for eVTOL development. Integral safety links active and passive safety, while the automotive safety approach means implementing standardized mandatory full-vehicle crash tests for future eVTOL. Subsequently, possible crash impact conditions are analyzed, and three full-vehicle crash load cases are presented.
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.
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.
Die IMechE Railway Challenge wird jährlich in Stapleford, Großbritannien ausgetragen. Im Rahmen der Challenge entwickeln und bauen Studierende eine Lokomotive und vergleichen sich in verschiedenen Disziplinen, darunter eine automatisierte Zielbremsung, optimale Energierückgewinnung beim Bremsen und minimale Geräuschemissionen. Neben diesen und weiteren technischen Wettbewerbsdisziplinen treten die Fahrzeuge und die Teams auch in nicht-technischen Disziplinen wie einer Business Case Challenge an.
„550 nm“ befasst sich mit dem physiologischen Farbwechsel von Tieren. Einige Fische, Amphibien und Reptilien – wie beispielsweise das Chamäleon oder der Tintenfisch – können ihre Körperfarbe schnell wechseln. Unsere Natur leidet unter Kriegen und dem Klimawandel und verliert dadurch ihre Schönheit. Diese zeichnet sich vor allem durch die beachtliche Diversität der Körperfärbung von Tieren aus. Die Funktionen erstrecken sich über Tarnung, Auflauern oder Warnung bis hin zu einer Werbefärbung. Nicht nur Tiere nutzen Farbe als Ausdrucks- und Kommunikationsmittel. Auch Designer*innen bedienen sich an Farben, um Stimmungen zu vermitteln oder um Aufmerksamkeit und Individualität zu generieren. In „550 nm“ wird das Phänomen des Farbwechsels durch Illustrationen visualisiert und soll als Inspiration für Designinnovationen dienen.
In general aviation, too, it is desirable to be able to operate existing internal combustion engines with fuels that produce less CO₂ than Avgas 100LL being widely used today It can be assumed that, in comparison, the fuels CNG, LPG or LNG, which are gaseous under normal conditions, produce significantly lower emissions. Necessary propulsion system adaptations were investigated as part of a research project at Aachen University of Applied Sciences.
Auch in der allgemeinen Luftfahrt wäre es wünschenswert, die bereits vorhandenen Verbrennungsmotoren mit weniger CO₂-trächtigen Kraftstoffen als dem heute weit verbreiteten Avgas 100LL betreiben zu können. Es ist anzunehmen, dass im Vergleich die unter Normalbedingungen gasförmigen Kraftstoffe CNG, LPG oder LNG deutlich weniger Emissionen produzieren. Erforderliche Antriebssystemanpassungen wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts an der FH Aachen untersucht.
Im Projekt „Fensterleben” werden Alltagsgeschichten, die sich vor und in einer Erdgeschosswohnung abspielen, graphisch als Videos aufbereitet. In einer mehrteiligen Serie werden die Eindrücke und Perspektiven auf „Bürgersteig-Geschehnisse” und was hinter den Fenstern passiert, veranschaulicht. Besonderes Interesse gilt dem Zusammenspiel von privatem und öffentlichem Raum: was wurde zwischen Fensterbank und Bürgersteig ausgetauscht und weitergegeben.
RƎURB (Reurbanization & Renewable Energy) ist ein Konzept zur Integration von erneuerbaren Energien in einen urbanen Begegnungsraum. Es beinhaltet das Design eines skulpturalen Kleinwindkraftwerks und eines Solar-Pavillons mit einer Sitzlandschaft für einen energieautarken, öffentlichen Platz. Durch die Integration eines W-LAN Hotspots und Lademöglichkeiten in der Sitzlandschaft bringt RƎURB nicht nur grünen Strom in die Stadt, sondern gewährleistet der Bevölkerung auch Zugang zur Digitalisierung und einen kostenlosen Arbeitsraum. Windturbine: Herkömmliche Windräder können in der Stadt nicht genutzt werden. Die RƎURB-Windsäule ist darauf spezialisiert, die urbanen Winde aus allen Richtungen aufzunehmen und funktioniert schon bei einem leichten Windstoß. Durch das elegante Design lassen sich die Technologien als ästhetischen Blickfang in das moderne Stadtbild integrieren.
Barrierefreies Klettern : ein System zur Inklusion sehbehinderter Menschen in den Klettersport
(2023)
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Systems, das es Menschen mit starker Sehbehinderung ermöglicht, Klettersport als ein Training für ihren Körper und ihren Orientierungssinn nutzen zu können. Inklusion ist als gesellschaftliches Thema in den letzten Jahren stark in den Fokus gerückt. Dennoch ist es für Menschen mit Behinderung oft schwer, sozialen Anschluss zu finden. Dies wird zusätzlich durch das mangelnde Angebot an inklusiven Freizeitaktivitäten erschwert. Apollon ermöglicht Menschen mit starker Sehbehinderung die Orientierung während des Kletterns, indem es einerseits Informationen vermittelt, die normalerweise nur visuell wahrgenommen werden können und andererseits dabei hilft, sich besser an bereits gekletterte Routen zu erinnern. Das System setzt sich aus 3 Komponenten zusammen. Die Tritthilfen helfen der blinden Person dabei, auch kleine Tritte zu finden. Die taktilen Wegmarken stellen eine Art Checkpoint dar und helfen der blinden Person dabei, die Route in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Gleichzeitig weisen sie darauf hin, welches Feature die kletternde Person erwartet. Die taktile Karte ist modular aufgebaut und setzt sich aus einer Legende und den Repräsentanten der Wegmarken einer Route zusammen. Analog zu dem Betrachten der Route ist die blinde Person so vor dem Klettern in der Lage, Informationen über die Route zu erfahren.
Die „Commuter Zone“ setzt sich mit dem Zeitverlust Pendelnder auseinander. Berufliche Ziele treiben immer mehr Menschen an, längere Strecken zurückzulegen. Dabei büßen sie den Zeitaufwand an privater Stelle ein. Als Rückzugsort für Alleinreisende schafft die „Commuter Zone“ ein effektiv nutzbares Zeitfenster. Dazu wird die Rücksichtnahme der Routinierten zueinander genutzt und gefördert. Sitz- und Arbeitsflächen lassen sich zurückklappen und erleichtern das Aussteigen. Der begrenzte Raum wird intensiv genutzt. So entsteht Komfort durch die Zuversicht, einen Sitzplatz zu erhalten. Und dank der Zusammensetzung der Sitzkonstellation bleibt das Arbeitsgeschehen privat. Letztlich bietet die „Commuter Zone“ den zunehmend selbstbestimmenden Beschäftigten neue Möglichkeiten zur Arbeitseinteilung und schafft Qualitätszeit im Privaten.
Im Zentrum von Wien befindet sich in einem ehemaligen Flakturm aus dem 2. Weltkrieg, das Haus des Meeres. Auf ca 5000m2 beherbergen sie ca. 10.000 Tiere. Der Fokus liegt dabei auf die Unterwasserwelt und bietet einen ausgiebigen Einblick in die Welt der Meere. Das neue Erscheinungsbild positioniert die private und gemeinnützige Einrichtung sowohl als Ort des Zusammenkommens als auch der Wissensvermittlung. Dabei soll das Designkonzept vor dem Betreten des Zoos seine besondere Baukonstruktion aufzeigen und von Anfang an die Tiefe sowie Tiefenzonen der Meere einbeziehen. Damit distanzieren sie sich entscheidend von ähnlichen Institutionen. Inspiriert von der Teilung zwischen der Oberfläche und dem Meer, entstand eine feine abstrakte Skala. Diese visualisiert den Meeresspiegel mit seiner Tiefe und dient medienübergreifend als Orientierungshilfe.
Dirty Air
(2023)
Die Formel 1 ist ein Extremsport und soll wie viele andere Wettbewerbe in diesem Bereich unterhalten. Die Konkurrenz unter den Fahrern ist jederzeit präsent, jedoch das dadurch steigende Gefahrenpotenzial nicht. In der Graphic Novel „Dirty Air“ wir auf Basis eines dokumentarisch-informativen Ansatzes aufgezeigt, inwiefern die Rivalität zweier Fahrer Auswirkungen auf die Sicherheit des Sports haben kann. Es wird über die wichtigsten Ereignisse der Saison 2021 erzählt, die beispielhaft dafür stehen, wie sich der Wettbewerb zuspitzen kann. Die Geschehnisse sind realen Gegebenheiten nachempfunden und illustrativ umgesetzt. Ziel der Arbeit ist es, die Leser*innen zum Nachdenken anzuregen und Verständnis zu schaffen. Rivalitäten sind wichtig und notwendig im Sport, sollten jedoch kein Anker für Hass und unüberlegte Risiken sein, egal ob innerhalb des Fahrerlagers oder der Fangemeinschaft.
Die Kultur der Tana Toraja haben einen ganz besonderen Umgang mit dem Tod. Verstorbene werden bis zu der eigentlichen Bestattung als „krank“ angesehen und solange im Alltag mit eingebunden, ganz so als ob es sich um eine noch lebende Person handelt. Der Totenritus kann mehrere Tage andauern und Familie und Freund reisen aus dem ganzen Land herbei, um dem Fest beizuwohnen. Hier geht niemand einsam und das Sterben ist sogar ein wichtiger Bestandteil des Lebens. Studien aus Deutschland hingegen zeigen, dass zunehmend einsamer gestorben wird. Außerdem ist der Tod weiterhin ein Tabuthema. Genau dort setzt die Ausstellung und die entstandene Publikation über die Toraja-Kultur an. Einblicke in den Umgang mit dem Tod anderer Länder regen zu Reflexion und Diskurs an. Gestalterisch gibt es immer wieder Kontaktpunkte, die das Zusammenspiel der Lebenden und dem Jenseits widerspiegeln.
Die neue Generation wird mit einer Medienwelt konfrontiert, welche nicht auf unsere kleinen Nutzer:innen ausgelegt ist. Die Verwendung von digitalen Medien hatte nie einen größeren Einfluss auf unsere Gesellschaft wie im Hier und Jetzt. Somit ist es von großer Relevanz, diese Nutzung kindergerechter zu gestalten und einen sicheren Rahmen für sie zu schaffen. Das Bachelorprojekt „KLIKK“ legt einen Lösungsentwurf für den altersgerechten Einstieg für Kinder in diese digitale Welt vor, um den richtigen Umgang mit Smartwatches und darauf aufbauende Medien zu ermöglichen und gleichzeitig einen pädagogischen Mehrwert zu bieten. Das didaktische Produktkonzept, welches explizit für Kinder designed wurde, beinhaltet das Erlernen des Uhrlesens und befriedigt das aufkommende Bedürfnis nach Vernetzung in einem sicheren System. Zudem fördert es die Autonomie und ist an die kindliche Motorik angepasst. Mitinitiator und Namensgeber für diese Konzeption ist die deutsche Kinderuhrenmarke KWIO. KLIKK inkludiert Sicherheit, die Freude am Lernen und bietet eine Möglichkeit, die Kleinen ganz groß in unsere digitale Welt aufzunehmen.
Das Ausleben von Sexualität und Gender befindet sich im gesellschaftlichen Wandel. Vor allem junge Menschen lassen ihre Lebenswege nicht mehr von traditionellen Geschlechterrollen und -normen leiten. In einigen Bereichen ist das schon deutlich sichtbar, während andere Bereiche noch vor Herausforderungen stehen, wenn es um Inklusion, Akzeptanz und Repräsentation geht. Besonders betroffen ist dabei der Gamingbereich, der repräsentativ nach wie vor ein männlich-dominiertes Gebiet zu sein scheint und durch Vorurteile gegenüber Frauen und der LGBTQIA+ Community stigmatisiert ist. Die _FLUX Gaming Maus soll durch Gender-inklusives Design dazu beitragen, stereotype Rollenbilder in der Gaming Welt aufzubrechen und die Community nachhaltig wachsen zu lassen. Sie bietet dabei eine Alternative zu den „typisch männlich“ wirkenden Gaming Produkten auf dem Markt. Durch verschiedene Individualisierungsmöglichkeiten in Funktion und Gestalt kann _FLUX in einem Online-Konfigurator an den persönlichen Spielstil angepasst werden. So vermittelt _FLUX Zugehörigkeit und Repräsentation unabhängig von Geschlecht und bietet Spaß am Gaming für jede:n.
This paper addresses the pixel based recognition of 3D objects with bidirectional associative memories. Computational power and memory requirements for this approach are identified and compared to the performance of current computer architectures by benchmarking different processors. It is shown, that the performance of special purpose hardware, like neurocomputers, is between one and two orders of magnitude higher than the performance of mainstream hardware. On the other hand, the calculation of small neural networks is performed more efficiently on mainstream processors. Based on these results a novel concept is developed, which is tailored for the efficient calculation of bidirectional associative memories. The computational efficiency is further enhanced by the application of algorithms and storage techniques which are matched to characteristics of the application at hand.
This paper addresses the pixel based classification of three dimensional objects from arbitrary views. To perform this task a coding strategy, inspired by the biological model of human vision, for pixel data is described. The coding strategy ensures that the input data is invariant against shift, scale and rotation of the object in the input domain. The image data is used as input to a class of self organizing neural networks, the Kohonen-maps or self-organizing feature maps (SOFM). To verify this approach two test sets have been generated: the first set, consisting of artificially generated images, is used to examine the classification properties of the SOFMs; the second test set examines the clustering capabilities of the SOFM when real world image data is applied to the network after it has been preprocessed to be invariant against shift, scale and rotation. It is shown that the clustering capability of the SOFM is strongly dependant on the invariance coding of the images.
This study analyses the expected utilization of an urban distribution grid under high penetration of photovoltaic and e-mobility with charging infrastructure on a residential level. The grid utilization and the corresponding power flow are evaluated, while varying the control strategies and photovoltaic installed capacity in different scenarios. Four scenarios are used to analyze the impact of e-mobility. The individual mobility demand is modelled based on the largest German studies on mobility “Mobilität in Deutschland”, which is carried out every 5 years. To estimate the ramp-up of photovoltaic generation, a potential analysis of the roof surfaces in the supply area is carried out via an evaluation of an open solar potential study. The photovoltaic feed-in time series is derived individually for each installed system in a resolution of 15 min. The residential consumption is estimated using historical smart meter data, which are collected in London between 2012 and 2014. For a realistic charging demand, each residential household decides daily on the state of charge if their vehicle requires to be charged. The resulting charging time series depends on the underlying behavior scenario. Market prices and mobility demand are therefore used as scenario input parameters for a utility function based on the current state of charge to model individual behavior. The aggregated electricity demand is the starting point of the power flow calculation. The evaluation is carried out for an urban region with approximately 3100 residents. The analysis shows that increased penetration of photovoltaics combined with a flexible and adaptive charging strategy can maximize PV usage and reduce the need for congestion-related intervention by the grid operator by reducing the amount of kWh charged from the grid by 30% which reduces the average price of a charged kWh by 35% to 14 ct/kWh from 21.8 ct/kWh without PV optimization. The resulting grid congestions are managed by implementing an intelligent price or control signal. The analysis took place using data from a real German grid with 10 subgrids. The entire software can be adapted for the analysis of different distribution grids and is publicly available as an open-source software library on GitHub.
This paper describes the realization of a novel neurocomputer which is based on the concepts of a coprocessor. In contrast to existing neurocomputers the main interest was the realization of a scalable, flexible system, which is capable of computing neural networks of arbitrary topology and scale, with full independence of special hardware from the software's point of view. On the other hand, computational power should be added, whenever needed and flexibly adapted to the requirements of the application. Hardware independence is achieved by a run time system which is capable of using all available computing power, including multiple host CPUs and an arbitrary number of neural coprocessors autonomously. The realization of arbitrary neural topologies is provided through the implementation of the elementary operations which can be found in most neural topologies.
Aim of the AXON2 project (Adaptive Expert System for Object Recogniton using Neuml Networks) is the development of an object recognition system (ORS) capable of recognizing isolated 3d objects from arbitrary views. Commonly, classification is based on a single feature extracted from the original image. Here we present an architecture adapted from the Mixtures of Eaqerts algorithm which uses multiple neuml networks to integmte different features. During tmining each neural network specializes in a subset of objects or object views appropriate to the properties of the corresponding feature space. In recognition mode the system dynamically chooses the most relevant features and combines them with maximum eficiency. The remaining less relevant features arz not computed and do therefore not decelerate the-recognition process. Thus, the algorithm is well suited for ml-time applications.
Environmental emissions, global warming, and energy-related concerns have accelerated the advancements in conventional vehicles that primarily use internal combustion engines. Among the existing technologies, hydrogen fuel cell electric vehicles and fuel cell hybrid electric vehicles may have minimal contributions to greenhouse gas emissions and thus are the prime choices for environmental concerns. However, energy management in fuel cell electric vehicles and fuel cell hybrid electric vehicles is a major challenge. Appropriate control strategies should be used for effective energy management in these vehicles. On the other hand, there has been significant progress in artificial intelligence, machine learning, and designing data-driven intelligent controllers. These techniques have found much attention within the community, and state-of-the-art energy management technologies have been developed based on them. This manuscript reviews the application of machine learning and intelligent controllers for prediction, control, energy management, and vehicle to everything (V2X) in hydrogen fuel cell vehicles. The effectiveness of data-driven control and optimization systems are investigated to evolve, classify, and compare, and future trends and directions for sustainability are discussed.
In der Vergangenheit basierten große Systemintegrationsprojekte in der Regel auf Individualentwicklungen für einzelne Kunden. Getrieben durch Kostendruck steigt aber der Bedarf nach standardisierten Lösungen, die gleichzeitig die individuellen Anforderungen des jeweiligen Umfelds berücksichtigen. T-Systems GEI GmbH wird beiden Anforderungen mit Produktkerneln gerecht. Neben den technischen Aspekten der Kernelentwicklung spielen besonders organisatorische Aspekte eine Rolle, um Kernel effizient und qualitativ hochwertig zu entwickeln, ohne deren Funktionalitäten ins Uferlose wachsen zu lassen. Umgesetzt hat T-Systems dieses Konzept für Flughafeninformationssysteme. Damit kann dem wachsenden Bedarf der Flughafenbetreiber nach einer effizienten und kostengünstigen Softwarelösung zur Unterstützung Ihrer Geschäftsprozesse entsprochen werden.
Der Erfolg eines Softwarenentwicklungsprojektes insbesondere eines Systemintegrationsprojektes wird mit der Erfüllung des „Teufelsdreiecks“, „In-Time“, „In-Budget“, „In-Quality“ gemessen. Hierzu ist die Kenntnis der Software- und Prozessqualität essenziell, um die Einhaltung der Qualitätskriterien festzustellen, aber auch, um eine Vorhersage hinsichtlich Termin- und Budgettreue zu treffen. Zu diesem Zweck wurde in der T-Systems Systems Integration ein System aus verschiedenen Key Performance Indikatoren entworfen und in der Organisation implementiert, das genau das leistet und die Kriterien für CMMI Level 3 erfüllt.
In this paper we report on CO2 Meter, a do-it-yourself carbon dioxide measuring device for the classroom. Part of the current measures for dealing with the SARS-CoV-2 pandemic is proper ventilation in indoor settings. This is especially important in schools with students coming back to the classroom even with high incidents rates. Static ventilation patterns do not consider the individual situation for a particular class. Influencing factors like the type of activity, the physical structure or the room occupancy are not incorporated. Also, existing devices are rather expensive and often provide only limited information and only locally without any networking. This leaves the potential of analysing the situation across different settings untapped. Carbon dioxide level can be used as an indicator of air quality, in general, and of aerosol load in particular. Since, according to the latest findings, SARS-CoV-2 can be transmitted primarily in the form of aerosols, carbon dioxide may be used as a proxy for the risk of a virus infection. Hence, schools could improve the indoor air quality and potentially reduce the infection risk if they actually had measuring devices available in the classroom. Our device supports schools in ventilation and it allows for collecting data over the Internet to enable a detailed data analysis and model generation. First deployments in schools at different levels were received very positively. A pilot installation with a larger data collection and analysis is underway.