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Aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH) is associated with early and delayed brain injury due to several underlying and interrelated processes, which include inflammation, oxidative stress, endothelial, and neuronal apoptosis. Treatment with melatonin, a cytoprotective neurohormone with anti-inflammatory, anti-oxidant and anti-apoptotic effects, has been shown to attenuate early brain injury (EBI) and to prevent delayed cerebral vasospasm in experimental aSAH models. Less is known about the role of endogenous melatonin for aSAH outcome and how its production is altered by the pathophysiological cascades initiated during EBI. In the present observational study, we analyzed changes in melatonin levels during the first three weeks after aSAH.
Cardiopulmonary bypass (CPB) is a standard technique for cardiac surgery, but comes with the risk of severe neurological complications (e.g. stroke) caused by embolisms and/or reduced cerebral perfusion. We report on an aortic cannula prototype design (optiCAN) with helical outflow and jet-splitting dispersion tip that could reduce the risk of embolic events and restores cerebral perfusion to 97.5% of physiological flow during CPB in vivo, whereas a commercial curved-tip cannula yields 74.6%. In further in vitro comparison, pressure loss and hemolysis parameters of optiCAN remain unaffected. Results are reproducibly confirmed in silico for an exemplary human aortic anatomy via computational fluid dynamics (CFD) simulations. Based on CFD simulations, we firstly show that optiCAN design improves aortic root washout, which reduces the risk of thromboembolism. Secondly, we identify regions of the aortic intima with increased risk of plaque release by correlating areas of enhanced plaque growth and high wall shear stresses (WSS). From this we propose another easy-to-manufacture cannula design (opti2CAN) that decreases areas burdened by high WSS, while preserving physiological cerebral flow and favorable hemodynamics. With this novel cannula design, we propose a cannulation option to reduce neurological complications and the prevalence of stroke in high-risk patients after CPB.
Biologically sensitive field-effect devices (BioFEDs) advantageously combine the electronic field-effect functionality with the (bio)chemical receptor’s recognition ability for (bio)chemical sensing. In this review, basic and widely applied device concepts of silicon-based BioFEDs (ion-sensitive field-effect transistor, silicon nanowire transistor, electrolyte-insulator-semiconductor capacitor, light-addressable potentiometric sensor) are presented and recent progress (from 2019 to early 2021) is discussed. One of the main advantages of BioFEDs is the label-free sensing principle enabling to detect a large variety of biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. The review encompasses applications of BioFEDs for the label-free electrical detection of clinically relevant protein biomarkers, deoxyribonucleic acid molecules and viruses, enzyme-substrate reactions as well as recording of the cell acidification rate (as an indicator of cellular metabolism) and the extracellular potential.
Eigenkapitalkosten sind eine wesentliche Determinante bei der Wertbestimmung von Unternehmen und Unternehmensteilen. Die Eigenkapitalkosten werden regelmäßig mittels des CAPM bestimmt. Für sog. konzerninterne Routinefunktionen mit geringem Risiko stellt diese Bestimmung mittels CAPM ein Problem dar, da börsennotierte Peergroups für eine zuverlässige Bestimmung des Beta-Faktors meist nicht identifizierbar sind. Damit ergeben sich bei Bewertungen von Routineunternehmen Unsicherheiten und Konfliktpotenzial in steuerlichen Betriebsprüfungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick der in der Praxis genutzten Ansätze und stellt eine theoretische Fundierung zur Bestimmung der Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen vor. Dabei wird verdeutlicht, dass Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen nicht denen des Gesamtkonzerns entsprechen und Praktikeransätze eine grundsätzliche Berechtigung besitzen.
Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics.
Der Tyrannosaurus-Rex ist der Uronkel des Haushuhns. Eine evolutionäre Tatsache, die in Erstaunen versetzt. Vielen Menschen ist nicht bekannt, dass die heutigen Vögel von einem Zweig der fleischfressenden Dinosaurier, den Theropoden, abstammen. Die Bachelorarbeit mit dem Titel „AVES – Die Evolution der Vögel“ zeigt die Entwicklung von der laufenden Echse hin zum fliegenden Vogel mittels einer Naturkundeausstellung. Dabei handelt es sich um eine Sonderausstellung, die sich für die Präsentation in musealen Institutionen eignet. Die chronologisch aufgebaute Ausstellung gliedert sich in sechs Zeitepochen, von der Urzeit bis hin zur Jetztzeit. Diese sind farblich und typografisch so gestaltet, dass sie den Besuchenden eine optimale Orientierung bieten. Hierbei fügen sich einige gestalterische Elemente zusammen, wie plakative Tierillustrationen, die Themeninhalte untermalen, Waldkulissen und auditive Elemente, die eine Raumatmosphäre bilden. Die Ausstellung soll die Besuchenden durch die besondere Atmosphäre nicht nur emotional erreichen, sondern auch das inhaltliche Verständnis fördern und festigen.
Simone de Beauvoir veröffentlichte 1949 ihr Werk ‚Das andere Geschlecht‘, in welchem sie die subjektiven und objektiven Einschränkungen, Belastungen und die Abhängigkeiten vom Mann darlegt, denen Frauen schon seit tausenden Jahren ausgesetzt waren und sind. Aber wie ist das heute? Sind diese Aussagen überhaupt noch aktuell bzw. relevant? Innerhalb der Publikation werden Kernthesen aber auch Textausschnitte aus ihrem Werk aufgeführt sowie aktuelle Artikel, die sich mit der derzeitigen Lage befassen. Durch das gestalterische Konzept innerhalb der Publikation, haben die Lesenden die Möglichkeit, sich konkret mit genau den Themen zu befassen, die jeweils dem persönlichen Interesse entsprechen. Die Publikation dient als Erinnerung und als Nachschlagewerk, um immer wieder lesen können, welche Kämpfe hinsichtlich der Gleichstellung der Geschlechter bereits gekämpft wurden und welche noch gekämpft werden müssen.
Multisensorisches Branding bezeichnet die Gestaltung für mindestens zwei Sinne.
Diese Bachelorarbeit beinhaltet daher ein Konzept, um sehbehinderten Menschen und Blinden das Branding einer Marke im Bereich der Bekleidungsindustrie zugänglich zu machen.
Durch die gezielte Kombination von Haptik und Optik ist im Rahmen dieser Arbeit eine Bekleidungsmarke entstanden, deren Textilien jegliche Informationen für sehbehinderte und blinde Menschen enthalten, ohne dabei auf eine ansprechende Optik für Sehende zu verzichten. Vor allem durch neu entwickelte Open Source Symbole, die fühlbar sind, und einen Barcode wird Betroffenen in Zukunft der Kauf von Bekleidung sowie der Waschvorgang erleichtert.
Wald im Wandel
(2021)
Die Arbeit „Wald im Wandel“ beschäftigt sich mit dem derzeitigen Zustand des Waldes in Deutschland und seiner kulturhistorischen Bedeutung. Im dazugehörigen Kurzfilm sieht man Aufnahmen der menschlichen Einflussnahme auf den Wald. Diese wurden mit „waldromantischen“ Motiven umgestaltet.
Die Kraft „waldromantischer“ Bilder ist so überzeugend, dass hieraus Überlegungen zu einer klimapolitischen Kampagne entstanden sind. Diese sind auf einer Informations-Webpage mit dem Titel „Projekt: Wald im Wandel“ nachzulesen.
Die Arbeit schlägt eine Brücke vom kulturhistorischen Symbol „deutscher Wald“ hin zur Gegenwart - und dem Wald in Deutschland als einem potenziellen klimapolitischen Symbol.
Diese Bachelorarbeit widmet sich dem nachhaltigen Packaging-Design von Kosmetikprodukten. Dies wird am Beispiel eines Naturkosmetik-Unternehmens dargestellt. Die Gestaltung einer Shampoo-Flasche wird in dem vorliegenden Projekt exemplarisch für die thematische und gestalterische Untersuchung genutzt. Zudem wurden mit Tube und Tiegel noch zwei weitere Verpackungsformen erstellt.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine nachhaltige Verpackung zu gestalten. Diese soll den hohen CO2-Ausstoß bei der Herstellung von Verpackungen verringern und dabei dem Anspruch des Marketings gerecht werden.
Hierbei wurde ein Logo-Design, ein Farbkonzept, eine einheitliche Formsprache und eine Typografie erarbeitet.
In jeder Schulklasse in Deutschland gibt es laut Statistik einen bis zwei Young Carer. Das sind Kinder und Jugendliche, die ein Familienmitglied pflegen. Doch wegen Unverständnis und Ausgrenzung seitens ihres sozialen Umfeldes vertrauen sich Young Carer niemandem an. Es mangelt schlichtweg an öffentlichem Bewusstsein für das Phänomen.
Die Kampagne #nichtbloßjung soll das ändern. Sie zeigt einer jungen Zielgruppe, was es bedeutet, nicht bloß jung, sondern Young Carer zu sein. Dabei regt sie dazu an, ebenfalls #nichtbloßjung zu bleiben, sondern als „Young Supporter“ die Young Carer zu unterstützen. Dazu wird diverse Informationsmaterial sowie ein kostenloses Armband bereitgestellt. Die Armbandtragenden zeigen so, dass sie Young Carer unterstützen und als Ansprechpersonen zur Verfügung stehen. So lernen Young Carer, dass sie mit ihrer Situation nicht allein sind und an wen sie sich gegebenenfalls wenden können.
Der Aachener Tierpark Euregiozoo lässt die Aspekte "Bildung" und "Forschung" mit "Erholung" und "Erhaltung" an einem Ort miteinander verschmelzen. Auf einer Fläche von rund 8,9 ha beherbergt der Zoo etwa 1.000 Tiere aus 200 verschiedenen Arten und Rassen in großzügigen und natürlich gestalteten Gehegen. Das neue Designkonzept soll den Bildungsaspekt in den Vordergrund rücken und modernisieren. Der Einsatz verschiedenster Medien soll die breite Zielgruppe von Jung bis Alt ansprechen und das Interesse nach neuem Wissen anregen. Das neue Leitsystem sorgt nicht nur für Orientierung im Park, es ermöglicht auch interaktive und individuelle Führungen durch den Zoo. Kombiniert mit einem Wissensquiz und zahlreichen spannenden Fakten über die Tierwelt des Parks wird der Zoobesuch zu einem ganz besonderen Erlebnis.
UN|SEEN
(2021)
Innerhalb der Bundeswehr erleiden einige Soldaten während ihrer Berufsausübung oder in Einsätzen eine posttraumatische Belastungsstörung (PTBS). Über sie als Menschen und über ihren Alltag mit der Erkrankung wird kaum gesprochen. Es ist wichtig, diesem Tabuthema entgegenzutreten, sodass in der Gesellschaft die Betroffenen verstanden, akzeptiert und angenommen werden. Die Arbeit „UN|SEEN“ setzt sich mit dieser schwierigen Thematik und den Menschen wie auch ihrer Geschichte und ihrem Leben auseinander. Im Fotobuch sind hierfür verschiedene an PTBS erkrankte Soldaten im Alltag fotografisch begleitet und interviewt wurden. Ebenso sind Fotos aus deren Bundeswehrzeit und aus Einsätzen im Buch eingebaut, welche als „Flashbacks“ dienen. „UN|SEEN“ soll den Betrachter mit diesem Thema konfrontieren, eine neue Sichtweise eröffnen und zum Handeln anregen.
Bei "Finding Love - Ein animierter Kurzfilm" handelt es sich um einen 2D-Animationsshort. Er erzählt die Geschichte von zwei jungen Männern, welche beide ähnliche Trauer erfahren mussten und sich gegenseitig wieder zurück auf die Beine helfen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ohne Worte und vor allem mit Bildgewalt bestimmte Emotionen zu vermitteln.
Der Eigeninhalt der Arbeit umfasst jeden Schritt der Produktion eines animierten Kurzfilms. Dazu gehören Konzeptzeichnungen, Storyboard, Hintergründe, Animation, Cleanup und Vertonung. Besonderes Augenmerk wird bei der Produktion auf die Animation gelegt, insbesondere durch die Komplexität der animierten Charaktere. Letztendlich wird eine herzerwärmende, doch bittersüße und traurige Geschichte erzählt, welche den Zuschauer tief berührt.
Lebensmitteletiketten und Inhaltsstoffe: Eine interaktive Anwendung über verarbeitete Lebensmittel
(2021)
Verarbeitete Lebensmittel werden im Alltag vieler Verbraucher häufig konsumiert. Dabei hat der Konsum über einen längeren Zeitraum hinweg einen negativen Einfluss auf die Gesundheit. Vor allem bei Produktverarbeitung, Zusatzstoffen und der Lebensmittelkennzeichnung ist häufig Aufklärung nötig. Dieses Projekt setzt an dieser Stelle an, räumt auf mit Missverständnissen rund um das Thema und schafft Klarheit.
In einer interaktiven App absolvieren die Anwendenden ein Quiz und werden mit ihrem eigenen Wissensstand konfrontiert. Auf jede Frage folgen eine kurze Information und eine Handlungsempfehlung, die Wissenslücken füllen. Mithilfe von Animationen werden die Informationen visuell untermauert.
Im Katalog finden Nutzende zu jedem Zusatzstoff spezifische Informationen zur Herstellung, Verarbeitung und gesundheitlichen Aspekten. Such-, Filter- und Speicherfunktion ermöglichen eine individuelle Anwendung.
Isolierung, finanzielle Not und Zukunftsängste: Die sozialen Folgen des Corona-Lockdowns sind gravierend. Oftmals wird der Fokus in der Pandemie auf die wirtschaftlichen Folgen und die Auslastung des Gesundheitssystems gelegt, doch die Auswirkungen des Shutdowns sind weitaus vielschichtiger. Die Philippinen hatten einen der längsten und härtesten Lockdowns der Welt. Im internationalen Vergleich fällt auf, dass der Ton, den der Präsident anschlägt, besonders rau ist und die Einschränkungen des gesellschaftlichen Lebens strikt und gnadenlos sind. Der Dokumentarfilm „LOCKDOWN - a documentary about the corona crisis in the Philippines“ gibt einen Einblick in das Leben der Betroffenen. Aus Sicht der Befragten wird eine multiperspektivische Geschichte erzählt, die von dem Lockdown und seinen Folgen auf der philippinischen Insel Boracay handelt.
In einer Mischklasse, bestehend aus sehenden und nicht-sehenden Kindern, welche nicht schriftlich oder spielerisch miteinander kommunizieren können, gehen einige soziale Aspekte und Lernübungen verloren. Partnerarbeiten und das gegenseitige Kontrollieren der Richtigkeit, beispielsweise bei der Anwendung von Satzzeichen, sind Möglichkeiten, welche die Kinder ohne ein gemeinsames Material nicht wahrnehmen können. Diese Arbeit ermöglicht ein gemeinsames Arbeiten aller Kinder durch dasselbe Material. Hierfür dienen dreidimensionale Objekte, welche im STL-Dateiformat zur Verfügung stehen. Es eignet sich für schriftliche und geografische Arbeiten. Des Weiteren ist ein Memory-Spiel enthalten, welches ebenso von sehenden und nicht-sehenden Kinder gespielt werden kann. Diese STLs können weltweit verschickt werden, sodass diese beliebig mit einem 3D-Drucker gedruckt werden können.
DO or DIE: Leistungssport
(2021)
Es ist dieser eine Moment, der über Versagen oder Erfolg entscheidet. Dieser Augenblick, der so unfassbar wichtig ist und dennoch nicht mal eine Sekunde dauert. Als Leistungssportler bereitet man sich immer und immer wieder auf diesen einen Moment vor. Wie unterscheidet sich dieser Moment in verschiedenen Sportarten? Gibt es ihn überhaupt in jeder Sportart?
Das Projekt „Do or Die“ fokussiert sich auf entscheidende und wichtige Situationen in unterschiedlichen Sportarten und zeigt dabei die Facetten und Vielseitigkeit des Leistungssports auf. In einem besonderen Konzept wird der Fokus auf genau diese Momente gelegt und greift den Aspekt des Scheiterns und Erfolgs auf. Es wird untersucht, wie sichtbar diese Augenblicke nach außen hin sind oder inwiefern entscheidende Momente auch nur im Kopf stattfinden und durch Emotionen zu erkennen sind.
Das Projekt thematisiert das Leben im Hospiz. Diese Arbeit liefert mittels authentischer Fotografien von Räumlichkeiten und Details sowie durch intensive Porträts von drei Bewohnenden einen realistischen Einblick in ein Hospiz. Durch diese Aufnahmen werden die Betrachtenden mit dem Thema „Tod“ konfrontiert und es so diesem Thema näher gebracht, um eventuelle Vorurteile einer solchen Einrichtung gegenüber abzulegen. Innerhalb des Bildbands sieht man Fotografien von Fluren, Dekoration, Räumen und Porträtaufnahmen. Begleitend zu den Porträtfotos der Bewohnenden finden sich im Bildband Berichte der selbigen, über ihre alltäglichen Gedanken im Umgang mit dem bevorstehenden eigenen Lebensende. Im Zuge der Recherche zu diesem Projekt hat außerdem ein ausführliches Interview mit einer Pflegekraft des thematisierten Hospizes dabei geholfen, einen realistischen Einblick in die Arbeit vor Ort zu bekommen.
Neuerfindung der Ligaturen
(2021)
Gegenstand des Projekts ist, Ligaturen als erweiterte Mittel der Informationsübertragung einzusetzen.
Ligaturen als zusätzliches Instrument sollen die visuelle Komponente des Textes unterstützen, ihm die gewisse Frische einhauchen und ihn hiermit insgesamt sichtbarer, origineller und moderner machen. Der Einsatzbereich erstreckt sich hierbei in die verschiedensten Bereiche hin über Design und Werbung, als auch im Handel oder in sozialen Bereichen.
Hierbei kann eine große Anzahl an Wörtern neue Formen annehmen und mithin an neuem Leben und Bedeutung gewinnen, was sicherlich die allgemeinen Sprachmittel bereichern wird.
Auf einer historischen Basis und mit Hilfe der Dekonstruktion wurden neue Formen der Ligaturen geschaffen — seltsame, kontroverse, auffällige und einzigartige.
Schon immer haben sich Menschen Geschichten über den Ursprung der Welt erzählt. Die Arbeit „Die Geburt der Dinge“ thematisiert auf literarische und illustrative Weise ausgewählte Schöpfungsgeschichten rund um den Globus und quer durch die Zeitgeschichte hindurch. Darunter befinden sich Platons Schöpfungstheorie, eine Geschichte der Inuit, ein Auszug der isländischen Edda oder auch der älteste bekannte niedergeschriebene Schöpfungstext aus dem alten Mesopotamien. Zusätzlich werden Zusammenhänge zwischen diesen Texten hergestellt, die sich mit Geschlechterrollen oder Symboliken befassen. Außerdem wird ein Bezug zur Gegenwart hergestellt. Ziel der Arbeit ist es, Menschen mehr für Schöpfungsgeschichten und deren Auswirkungen auf unser alltägliches Leben zu sensibilisieren und Offenheit gegenüber anderen Kulturen zu schaffen.
Audio-Inhalte wie Hörbücher erfreuen sich gerade seit vergangenem Jahr immer größerer Beliebtheit. Oft werden nebenbei jedoch andere Tätigkeiten verrichtet und dem Hörbuch wird weniger Aufmerksamkeit geschenkt, als es beim Lesen des entsprechenden Buches der Fall wäre. »Das Auge hört mit« beinhaltet ein Konzept, welches den Fokus wieder auf das Hörbuch und die Erzählung lenkt. Innerhalb der Arbeit wurde dazu ein audiovisuelles Erlebnis für Nutzende geschaffen, das einen spannenden Ausgleich zum Alltag bietet. Am Beispiel des Hörbuchs „Der Goldene Kompass“ von Philip Pullman ist ein digitales Bilderbuch entstanden, wobei zu ausgewählten Szenen passende Illustrationen erstellt wurden. Diese wurden als eine Art Diashow unter das Hörbuch gelegt. Untermalt von Animationen und Kamerabewegungen wird so das Vorstellungsvermögen angeregt, um gänzlich in die Geschichte eintauchen zu können.
Jeder hat schon etwas vom Impfen gehört, trotzdem wird es von vielen vernachlässigt. Das Thema Impfen hat besonders im vergangenen Jahr an Relevanz gewonnen. Vor allem durch die Corona-Pandemie wird der Menschheit bewusst, welch wichtige Bedeutung ein Impfstoff hat. Doch auch abgesehen von der Impfung gegen Covid-19 sind Impfungen wichtig für unser aller Gesundheit. Viele lebenswichtige Impfungen werden vernachlässigt oder sind in der öffentlichen Wahrnehmung weniger präsent. Genau das soll die Kampagne verhindern. Das Ziel ist es, Jugendliche und junge Erwachsene auf das Thema aufmerksam zu machen. Die Kampagne soll zeigen, dass schon ein kleiner Piekser Leben retten kann. Gleichzeitig bietet sie auch die Möglichkeit, den Aufruf direkt umzusetzen. Lokale und terminbezogene Veranstaltungen helfen dabei. Dieses Projekt versucht durch eine Info-Tour, der Unwissenheit über Impfungen entgegenzuwirken.
Die heutige, vielfältige kinetische Typografie hat eine lange Entwicklung durchgemacht. Die Darstellung dieser in einer zeitlichen Reihenfolge vermittelt ein Verständnis über Ursprung und Evolution. Die Publikation stellt die historische, analoge sowie die moderne, digitale Entwicklung dar. Dabei wird die Verbindung und der Einfluss der damaligen Gestaltung in der heutigen Umsetzung beleuchtet.
Die Plakatreihe erklärt drei Anwendungsmöglichkeiten der kinetischen Typografie. Hierbei werden teils reale Objekte nachgestellt, um die Wiedererkennung dieser im Alltag zu fördern. Gemeinsam zeigen die Plakate und die Publikation ein breites Spektrum der kinetischen Typografie und fördern das Verständnis dieser digitalen Umsetzung von Schrift in bewegter Form.
Damit sich Kinder in einer zunehmend digitalisierten Welt zurechtfinden können, ist die Schulung von Medienkompetenz unerlässlich. Als Digital-Analog-Hybrid-Game ermöglicht „Einmal Gezheim und zurück“ die spielerische Auseinandersetzung mit verschiedenen Informationsquellen. Zum Lösen der integrierten Rätsel ist der Einsatz der beiliegenden Print-Komponenten erforderlich, sodass die Spielenden automatisch Bildschirmpausen einlegen, um sich mit einem analogen Recherche-Medium zu beschäftigen. Die Handlung wurde speziell für das Projekt konzipiert: Im Zentrum der Mystery-Erzählung stehen die 13-jährige Britta und ihr Nachbar Herr Erdmann, der 1973 spurlos verschwindet. Mithilfe der Notizen des Verschollenen, die im gedruckten Teil des Spiels zu finden sind, lösen die Spielenden in einem spannenden Point-and-Click-Adventure das Rätsel um die fiktive Stadt Gezheim, schwarze Löcher und ein vergessenes Alienvolk...
In the study, the process chain of additive manufacturing by means of powder bed fusion will be presented based on the material glass. In order to reliably process components additively, new concepts with different solutions were developed and investigated.
Compared to established metallic materials, the properties of glass materials differ significantly. Therefore, the process control was adapted to the material glass in the investigations. With extensive parameter studies based on various glass powders such as borosilicate glass and quartz glass, scientifically proven results on powder bed fusion of glass are presented. Based on the determination of the particle properties with different methods, extensive investigations are made regarding the melting behavior of glass by means of laser beams. Furthermore, the experimental setup was steadily expanded. In addition to the integration of coaxial temperature measurement and regulation, preheating of the building platform is of major importance. This offers the possibility to perform 3D printing at the transformation temperatures of the glass materials. To improve the component’s properties, the influence of a subsequent heat treatment was also investigated.
The experience gained was incorporated into a new experimental system, which allows a much better exploration of the 3D printing of glass. Currently, studies are being conducted to improve surface texture, building accuracy, and geometrical capabilities using three-dimensional specimen.
The contribution shows the development of research in the field of 3D printing of glass, gives an insight into the machine and process engineering as well as an outlook on the possibilities and applications.
A new formulation to calculate the shakedown limit load of Kirchhoff plates under stochastic conditions of strength is developed. Direct structural reliability design by chance con-strained programming is based on the prescribed failure probabilities, which is an effective approach of stochastic programming if it can be formulated as an equivalent deterministic optimization problem. We restrict uncertainty to strength, the loading is still deterministic. A new formulation is derived in case of random strength with lognormal distribution. Upper bound and lower bound shakedown load factors are calculated simultaneously by a dual algorithm.
The paper presents the derivation of a new equivalent skin friction coefficient for estimating the parasitic drag of short-to-medium range fixed-wing unmanned aircraft. The new coefficient is derived from an aerodynamic analysis of ten different unmanned aircraft used for surveillance, reconnaissance, and search and rescue missions. The aircraft is simulated using a validated unsteady Reynolds-averaged Navier Stokes approach. The UAV’s parasitic drag is significantly influenced by the presence of miscellaneous components like fixed landing gears or electro-optical sensor turrets. These components are responsible for almost half of an unmanned aircraft’s total parasitic drag. The new equivalent skin friction coefficient accounts for these effects and is significantly higher compared to other aircraft categories. It is used to initially size an unmanned aircraft for a typical reconnaissance mission. The improved parasitic drag estimation yields a much heavier unmanned aircraft when compared to the sizing results using available drag data of manned aircraft.
Project work and inter disciplinarity are integral parts of today's engineering work. It is therefore important to incorporate these aspects into the curriculum of academic studies of engineering. At the faculty of Electrical Engineering and Information Technology an interdisciplinary project is part of the bachelor program to address these topics. Since the summer term 2020 most courses changed to online mode during the Covid-19 crisis including the interdisciplinary projects. This online mode introduces additional challenges to the execution of the projects, both for the students as well as for the lecture. The challenges, but also the risks and chances of this kind of project courses are subject of this paper, based on five different interdisciplinary projects
During the Covid-19 pandemic, vocational colleges, universities of applied science and technical universities often had to cancel laboratory sessions requiring students’ attendance. These above of all are of decisive importance in order to give learners an understanding of theory through practical work.This paper is a contribution to the implementation of distance learning for laboratory work applicable for several upper secondary educational facilities. Its aim is to provide a paradigm for hybrid teaching to analyze and control a non-linear system depicted by a tank model. For this reason, we redesign a full series of laboratory sessions on the basis of various challenges. Thus, it is suitable to serve different reference levels of the European Qualifications Framework (EQF).We present problem-based learning through online platforms to compensate the lack of a laboratory learning environment. With a task deduced from their future profession, we give students the opportunity to develop own solutions in self-defined time intervals. A requirements specification provides the framework conditions in terms of time and content for students having to deal with the challenges of the project in a self-organized manner with regard to inhomogeneous previous knowledge. If the concept of Complete Action is introduced in classes before, they will automatically apply it while executing the project.The goal is to combine students’ scientific understanding with a procedural knowledge. We suggest a series of remote laboratory sessions that combine a problem formulation from the subject area of Measurement, Control and Automation Technology with a project assignment that is common in industry by providing extracts from a requirements specification.
"HUMAN(E) at work" ist ein Projekt, welches auf Basis eigener Erfahrung entstanden ist. Ein Magazin in Zeitungsoptik sollte an den humanitären Gedanken bezüglich der Arbeitswelt des 21. Jahrhunderts anknüpfen. Das Ziel: Einen Dialog schaffen für Selbstreflexion, Erfahrungsaustausch und die Entdeckung neuer Arbeitsmethoden am Arbeitsplatz. Weg vom typisch tayloristisch-geprägtem Arbeiter, hin zur besseren Work-Life-Balance. Begleitet durch die "nahe" Optik der Zeitung und Illustrationen mit dem Menschen im Vordergrund, versucht das Magazin nicht nur zu informieren, sondern auch Möglichkeiten aufzutun. So sind nicht nur aufregende Arbeitsstellen zu finden, sondern unterstützt auch die Möglichkeit sich in schwierigen Arbeitslagen Gehör zu verschaffen. Ein einfaches Druckprinzip mit Zeitungspapier und begrenzten Farben ermöglicht außerdem einen günstigen Preis und dadurch hohe Erreichbarkeit in verschiedensten Personenkreisen.
Die »tape foundry« ist eine interdisziplinäre Distributionsplattform für studentische Schriften, die Studierende auf dem großen Type-Design Markt neu platziert und einen Raum zur Entfaltung gibt. Besonders durch Instagram ist die heutige Type-Designszene größer denn je und viele Entwürfe gehen in der Maße unter. Um diesem Phänomen entgegenzuwirken wurde die »tape foundry« ins Leben gerufen. Sie versucht mit der Kombination aus Fotografie, Type Design und der Funktion als Kassettenlabel neue interdisziplinäre Wege zu gehen, um sich von der klassischen Ästhetik abzusetzen. Die Webseite stellt sich bewusst gegen gängige UX/UI Standards und setzt auf neue Nutzungsprinzipien kombiniert mit einer lauten kontrastreichen Bildwelt.
Nach einer wahren Begebenheit nimmt der Kurzfilm den Zuschauer mit in das Erlebnis zweier Kinder eines Luftangriffes während des Zweiten Weltkriegs: "Es ist 1944, in Deutschland wütet der Zweite Weltkrieg. Horst und Elli erledigen gerade mit ihrer Tante die Einkäufe, als plötzlich die Sirenen aufheulen. Die Drei rennen auf schnellstem Weg zurück zum Dorf, um sich in den sicheren Luftschutzkeller zu flüchten. Doch in der Hektik werden die Kinder von ihrer Tante getrennt und als die ersten Bomben fallen, sind die Beiden noch lange nicht am Bunker angelangt. Geistesgegenwärtig reagiert Horst und rettet so ihrer beider Leben. Bevor weitere Bomben einschlagen, erreichen die Kinder endlich den sicheren Luftschutzkeller."
Aufgrund von weltweit verhängten Reisebeschränkungen und der Angst vor Ansteckung mit Covid-19 entschieden sich viele Touristen, ihren Urlaub 2020 ausfallen zu lassen. Die weltweite Corona-Pandemie hat insbesondere die italienische Tourismusbranche schwer getroffen und die Übernachtungszahlen innerhalb kürzester Zeit zu einem erheblichen Einbruch gebracht – so auch auf der beliebten Mittelmeerinsel Sardinien. Um weiteren schwerwiegenden wirtschaftlichen Schäden frühestmöglich entgegenzuwirken, soll ein klar kommunizierendes Gestaltungskonzept, das in all seinen Facetten von Sardinien und dessen zahlreichen Vorzügen inspiriert ist, einen erfolgreichen Neustart nach der Corona-Krise für die Insel einleiten. Das neue Erscheinungsbild der Tourismusmarke basiert unter anderem grundlegend auf typografischen Gestaltungselementen wie der eigens entwickelten Corporate Font „Sardegna Hybrid“.
„Gegen jedes Leiden ist ein Kraut gewachsen“ lautet eine alte Volksweisheit. Doch auch heute, in einer Zeit, in der wir Verantwortung in unserer eigenen Gesundheit übernehmen möchten, wächst das Interesse an Pflanzenheilkunde stetig.
Das Projekt „Herbothecary“ schafft einen einfachen Zugang zur Welt der Heilpflanzen. Dies geschieht mithilfe einer App, die als Auswahlhilfe für Samen dient und alle nötigen Informationen zur Heilwirkung und Identifikation der Pflanze bietet. Auch prozessbegleitende Anleitungen finden die Nutzenden hier. Um das Packaging-Design der Samen besonders nachhaltig zu gestalten, besteht dieses aus Samenpapier. Die Samenpäckchen können nach der Nutzung also einfach eingepflanzt werden, anstatt diese wegzuwerfen, wodurch unnötiger Verpackungsmüll vermieden wird. „Herbothecary“ dient als Grundlage für den Anbau deines eigenen Apothekergartens.
ESPACE – ESCAPE
(2021)
Die Arbeit „ESPACE-ESCAPE“ befasst sich mit der Frage, was entstehen kann, wenn man sich bewusst auf das einlässt, was ist, und welche ungeahnten Räume sich eröffnen, wenn dieser Zustand erst einmal akzeptiert und somit erkundet werden kann. Die Fotografien erzählen in ihrem Zusammenspiel von einer Suche, von Niedergeschlagenheit und dem Gefühl nicht von der Stelle zu kommen. Davon, sich im Kreis zu bewegen. Von vorbeiziehenden Tagen, Wochen und Monaten. Dem Wechsel zwischen Licht und Dunkelheit, deren Grenzen sich auflösen und ineinander übergehen. Dem Wunsch danach, es der Natur gleichzutun und in einen Schlaf zu fallen. Nur für eine kurze lange Weile dem Winter entgehen. So eine Art Winterschlaf eben. Die Fotografien bündeln dieses kollektive Gefühl als melancholische Sicht auf den unendlich erscheinenden Winter und dennoch: Zwischen den Zeilen liegen eine verborgene Schönheit, Hoffnung und Neuanfang.
Die Applikation „Slot“ ist eine lehrbegleitende Kommunikations- und Kooperationsplattform, die eine zeitgemäße Lehre, Studienorganisation und Präsentation zulässt.
Slot dient dabei nicht nur als Hilfestellung für Lehrende und Lernende, sondern ermöglicht auch die vollständige Durchführung von effizientem Unterricht. Den Lernenden soll maximale Kontrolle zur Erarbeitung ihres Wissens und Übersichtlichkeit in der Kommunikation geboten werden. Um für die unterschiedlichen Nutzergruppen ein benutzerfreundliches System zu schaffen, steht eine breitgefächerte Funktionsauswahl zur Verfügung: Videochat, Messenger, VR-Raum, Whiteboard, Aufgabenübersicht, Datenabgabe, Kalender, Profil und ToDo-List. Die Nutzungsmöglichkeiten können individuell auf die unterschiedlichen Nutzergruppen und deren entsprechenden Bedürfnissen angepasst werden.
Durch die enorme geografische und kulturelle Entfernung zwischen Deutschland und Japan entstehen zwischen den beiden Kulturen immer wieder Vorurteile und Missverständnisse. Diese wurzeln oft in gegenseitiger Kontaktscheue, welche wiederum aus Ängsten entsteht, sich dem Gegenüber nicht angemessen genug verhalten zu können, und behindern so an einem authentischen Austausch.
Das medienübergreifende Nachschlagewerk „Grenzgänger“ berichtet über verschiedenste Schnittstellen zwischen Deutschland und Japan, die den Austausch und die Zusammenarbeit der beiden Länder vorantreiben. Kern dabei ist es, zu zeigen, wie zwei sehr unterschiedliche Kulturen sich doch bei genauerem Hinsehen gleichen und sowohl aus Gemeinsamkeiten als auch Unterschieden lernen und gemeinsam wachsen kann. Es soll Berührungsängste auflösen und die Rezipierenden inspirieren, offener dem vermeintlich Fremden gegenüberzutreten.
Transformativer Designguide: Konzeption eines digitalen Guides für nachhaltige Designentwicklungen
(2021)
Designer entwerfen und gestalten oft, ohne die Gewährleistung von Ressourcen zu berücksichtigen. Natürliche Ressourcen werden im Übermaß verbraucht. Die Erde kommt mit dem Erneuern nicht mehr hinterher. Der Transformative Designguide ist ein digitaler Leitfaden für nachhaltige Designprozesse, der zu mehr Bewusstsein in der Produktion und im Design führt, um Ressourcen langfristig einzusparen. Der Guide vermittelt ein umfassendes Bild und liefert alle benötigten Infos auf einen Blick. Das Design des Guides zeigt, dass nachhaltiges Design mehr Qualität durch erhöhtes bewusstes Denken und Seriosität mit sich bringt. Die verschiedenen Herangehensweisen werden in einer einzigartigen 360° Navigation angezeigt. Animierte Grafiken scannen Materialien und Prozesse auf Nachhaltigkeit. Das Design des Guides wirkt dynamisch und sorgt für mehr Aufklärung im Bereich Ressourcenschutz.
Reliable automation of the labor-intensive manual task of scoring animal sleep can facilitate the analysis of long-term sleep studies. In recent years, deep-learning-based systems, which learn optimal features from the data, increased scoring accuracies for the classical sleep stages of Wake, REM, and Non-REM. Meanwhile, it has been recognized that the statistics of transitional stages such as pre-REM, found between Non-REM and REM, may hold additional insight into the physiology of sleep and are now under vivid investigation. We propose a classification system based on a simple neural network architecture that scores the classical stages as well as pre-REM sleep in mice. When restricted to the classical stages, the optimized network showed state-of-the-art classification performance with an out-of-sample F1 score of 0.95 in male C57BL/6J mice. When unrestricted, the network showed lower F1 scores on pre-REM (0.5) compared to the classical stages. The result is comparable to previous attempts to score transitional stages in other species such as transition sleep in rats or N1 sleep in humans. Nevertheless, we observed that the sequence of predictions including pre-REM typically transitioned from Non-REM to REM reflecting sleep dynamics observed by human scorers. Our findings provide further evidence for the difficulty of scoring transitional sleep stages, likely because such stages of sleep are under-represented in typical data sets or show large inter-scorer variability. We further provide our source code and an online platform to run predictions with our trained network.
Bei dem Projekt handelt es sich um eine interaktive Station für Jugendliche mit dem Ziel, Manipulation im Alltag zu entlarven und mithilfe von konkreten Beispielen spielerisch zu lernen.
Im Dialog stehen sich Individuen in ständiger Beeinflussung gegenüber. Das Wissen darum kann
bewusst (aus)genutzt werden und den Gesprächspartner zu „unbewusstem“ Handeln verleiten. Eine entsprechende Nutzung zum eigenen Vorteil bezeichnet man als Manipulation. Es soll bei Jugendlichen ein Bewusstsein geschaffen werden, um gezielt Manipulation zu erkennen.
Erstellt wird hierfür eine Installation im Raum mit einer abstrahierten, metaphorischen Darstellung von Manipulation. Die Jugendlichen erfahren sich im interaktiven Part einerseits in der Situation eines Manipulationsopfers und andererseits als Manipulant. Die begehbare Station vermittelt über die Räumlichkeit das Gefühl der Bedrängnis und erzeugt auf plakative Weise eine körperliche Erfahrung einer Bredouille, die im psychischen Zusammenhang zu Manipulation steht.
Venus und Mars
(2021)
Venus und Mars - Mann und Frau. Ein binäres System, welches heutzutage einer ständigen Hinterfragung ausgesetzt ist. Woraus entstand dieses System und wie manipulativ ist das Geschlecht wirklich? Die Pionierwerke der Gender Studies/Queer Studies zeigten auf, dass jeder Mensch sein Geschlecht durch das Imitieren von sozial-gesellschaftlich festgelegten Normen und Werten bildet. Drag-Künstler*innen leben diesen Prozess in einer visuellen Form vor, indem sie Geschlechternormen aufgreifen und sie unabhängig vom biologischen Geschlecht der Darstellenden inszenieren, imitieren, parodieren und neu zusammensetzen. Jede Performance auf den Fotografien greift ebenfalls vorhandene Vorstellungen von Geschlecht auf und interpretiert sie neu: denn Drag kennt kein Original, genauso wenig wie das Geschlecht.
Dual frequency magnetic excitation of magnetic nanoparticles (MNP) enables enhanced biosensing applications. This was studied from an experimental and theoretical perspective: nonlinear sum-frequency components of MNP exposed to dual-frequency magnetic excitation were measured as a function of static magnetic offset field. The Langevin model in thermodynamic equilibrium was fitted to the experimental data to derive parameters of the lognormal core size distribution. These parameters were subsequently used as inputs for micromagnetic Monte-Carlo (MC)-simulations. From the hysteresis loops obtained from MC-simulations, sum-frequency components were numerically demodulated and compared with both experiment and Langevin model predictions. From the latter, we derived that approximately 90% of the frequency mixing magnetic response signal is generated by the largest 10% of MNP. We therefore suggest that small particles do not contribute to the frequency mixing signal, which is supported by MC-simulation results. Both theoretical approaches describe the experimental signal shapes well, but with notable differences between experiment and micromagnetic simulations. These deviations could result from Brownian relaxations which are, albeit experimentally inhibited, included in MC-simulation, or (yet unconsidered) cluster-effects of MNP, or inaccurately derived input for MC-simulations, because the largest particles dominate the experimental signal but concurrently do not fulfill the precondition of thermodynamic equilibrium required by Langevin theory.
Inhaltsverzeichnis
1. Whistleblowing – Chancen & Risiken von Hinweisgebersystemen aus Arbeitnehmer- und Arbeitgebersicht
– Michelle Abraham 3-70
2. Die Bedeutung und rechtliche Bewertung von Vesting-Klauseln bei der Venture-Capital Finanzierung einer Start-Up GmbH
– Natalia Ahmadian 71-137
3. Bewertung der Möglichkeit zur Einführung von Tarifverträgen im deutschen Berufsfußball
– Thomas Büttgenbach 138-190
4. Pflichten und Haftungsrisiken des GmbH-Geschäftsführers bei Compliance-Verstößen
– Naja Keller 191-234
5. Aktienrückkäufe auf dem deutschen Markt nach der Finanzkrise 2008/2009
– Marc Paumer 235-287
6. Will Germany reach its 2030 climate goals in the transportation sector? – An investigation focusing on the new German Emission Trading System
– Axel Plum 288-369
Der vorliegende Beitrag stellt den seismischen Nachweis von Mauerwerksbauten in Deutschland auf Grundlage der DIN EN 1998‐1/NA vor, wobei auch die wesentlichen Änderungen zu der Norm DIN 4149 vergleichend erläutert werden. Vorgestellt werden die Definition der Erdbebeneinwirkung, das seismische Verhalten von Mauerwerksbauten und die Erläuterung der Rechenverfahren. Darauf aufbauend wird die Anwendung an drei Praxisbeispielen demonstriert.
The recent advances in microbiology have shed light on understanding the role of vitamins beyond the nutritional range. Vitamins are critical in contributing to healthy biodiversity and maintaining the proper function of gut microbiota. The sharing of vitamins among bacterial populations promotes stability in community composition and diversity; however, this balance becomes disturbed in various pathologies. Here, we overview and analyze the ability of different vitamins to selectively and specifically induce changes in the intestinal microbial community. Some schemes and regularities become visible, which may provide new insights and avenues for therapeutic management and functional optimization of the gut microbiota.
This paper introduces a new maritime search and rescue system based on S-band illumination harmonic radar (HR). Passive and active tags have been developed and tested while attached to life jackets and a small boat. In this demonstration test carried out on the Baltic Sea, the system was able to detect and range the active tags up to a distance of 5800 m using an illumination signal transmit-power of 100 W. Special attention is given to the development, performance, and conceptual differences between passive and active tags used in the system. Guidelines for achieving a high HR dynamic range, including a system components description, are given and a comparison with other HR systems is performed. System integration with a commercial maritime X-band navigation radar is shown to demonstrate a solution for rapid search and rescue response and quick localization.
The Robot Operating System (ROS) is the current de-facto standard in robot middlewares. The steadily increasing size of the user base results in a greater demand for training as well. User groups range from students in academia to industry professionals with a broad spectrum of developers in between. To deliver high quality training and education to any of these audiences, educators need to tailor individual curricula for any such training. In this paper, we present an approach to ease compiling curricula for ROS trainings based on a taxonomy of the teaching contents. The instructor can select a set of dedicated learning units and the system will automatically compile the teaching material based on the dependencies of the units selected and a set of parameters for a particular training. We walk through an example training to illustrate our work.
Most drugs are no longer produced in their own countries by the pharmaceutical companies, but by contract manufacturers or at manufacturing sites in countries that can produce more cheaply. This not only makes it difficult to trace them back but also leaves room for criminal organizations to fake them unnoticed. For these reasons, it is becoming increasingly difficult to determine the exact origin of drugs. The goal of this work was to investigate how exactly this is possible by using different spectroscopic methods like nuclear magnetic resonance and near- and mid-infrared spectroscopy in combination with multivariate data analysis. As an example, 56 out of 64 different paracetamol preparations, collected from 19 countries around the world, were chosen to investigate whether it is possible to determine the pharmaceutical company, manufacturing site, or country of origin. By means of suitable pre-processing of the spectra and the different information contained in each method, principal component analysis was able to evaluate manufacturing relationships between individual companies and to differentiate between production sites or formulations. Linear discriminant analysis showed different results depending on the spectral method and purpose. For all spectroscopic methods, it was found that the classification of the preparations to their manufacturer achieves better results than the classification to their pharmaceutical company. The best results were obtained with nuclear magnetic resonance and near-infrared data, with 94.6%/99.6% and 98.7/100% of the spectra of the preparations correctly assigned to their pharmaceutical company or manufacturer.
Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) is considered as a powerful tool for multicomponent mixture analysis as well as for the purity determination of single compounds. Special attention is currently paid to the training of operators and study directors involved in qNMR testing. To assure that only qualified personnel are used for sample preparation at our GxP-accredited laboratory, weighing test was proposed. Sixteen participants performed six-fold weighing of the binary mixture of dibutylated hydroxytoluene (BHT) and 1,2,4,5-tetrachloro-3-nitrobenzene (TCNB). To evaluate the quality of data analysis, all spectra were evaluated manually by a qNMR expert and using in-house developed automated routine. The results revealed that mean values are comparable and both evaluation approaches are free of systematic error. However, automated evaluation resulted in an approximately 20% increase in precision. The same findings were revealed for qNMR analysis of 32 compounds used in pharmaceutical industry. Weighing test by six-fold determination in binary mixtures and automated qNMR methodology can be recommended as efficient tools for evaluating staff proficiency. The automated qNMR method significantly increases throughput and precision of qNMR for routine measurements and extends application scope of qNMR.
How different diversity factors affect the perception of first-year requirements in higher education
(2021)
In the light of growing university entry rates, higher education institutions not only serve larger numbers of students, but also seek to meet first-year students’ ever more diverse needs. Yet to inform universities how to support the transition to higher education, research only offers limited insights. Current studies tend to either focus on the individual factors that affect student success or they highlight students’ social background and their educational biography in order to examine the achievement of selected, non-traditional groups of students. Both lines of research appear to lack integration and often fail to take organisational diversity into account, such as different types of higher education institutions or degree programmes. For a more comprehensive understanding of student diversity, the present study includes individual, social and organisational factors. To gain insights into their role for the transition to higher education, we examine how the different factors affect the students’ perception of the formal and informal requirements of the first year as more or less difficult to cope with. As the perceived requirements result from both the characteristics of the students and the institutional context, they allow to investigate transition at the interface of the micro and the meso level of higher education. Latent profile analyses revealed that there are no profiles with complex patterns of perception of the first-year requirements, but the identified groups rather differ in the overall level of perceived challenges. Moreover, SEM indicates that the differences in the perception largely depend on the individual factors self-efficacy and volition.
Stretch-shortening type actions are characterized by lengthening of the pre-activated muscle-tendon unit (MTU) in the eccentric phase immediately followed by muscle shortening. Under 1 g, pre-activity before and muscle activity after ground contact, scale muscle stiffness, which is crucial for the recoil properties of the MTU in the subsequent push-off. This study aimed to examine the neuro-mechanical coupling of the stretch-shortening cycle in response to gravity levels ranging from 0.1 to 2 g. During parabolic flights, 17 subjects performed drop jumps while electromyography (EMG) of the lower limb muscles was combined with ultrasound images of the gastrocnemius medialis, 2D kinematics and kinetics to depict changes in energy management and performance. Neuro-mechanical coupling in 1 g was characterized by high magnitudes of pre-activity and eccentric muscle activity allowing an isometric muscle behavior during ground contact. EMG during pre-activity and the concentric phase systematically increased from 0.1 to 1 g. Below 1 g the EMG in the eccentric phase was diminished, leading to muscle lengthening and reduced MTU stretches. Kinetic energy at take-off and performance were decreased compared to 1 g. Above 1 g, reduced EMG in the eccentric phase was accompanied by large MTU and muscle stretch, increased joint flexion amplitudes, energy loss and reduced performance. The energy outcome function established by linear mixed model reveals that the central nervous system regulates the extensor muscles phase- and load-specifically. In conclusion, neuro-mechanical coupling appears to be optimized in 1 g. Below 1 g, the energy outcome is compromised by reduced muscle stiffness. Above 1 g, loading progressively induces muscle lengthening, thus facilitating energy dissipation.
Glucose oxidase (GOx) is an enzyme frequently used in glucose biosensors. As increased temperatures can enhance the performance of electrochemical sensors, we investigated the impact of temperature pulses on GOx that was drop-coated on flattened Pt microwires. The wires were heated by an alternating current. The sensitivity towards glucose and the temperature stability of GOx was investigated by amperometry. An up to 22-fold increase of sensitivity was observed. Spatially resolved enzyme activity changes were investigated via scanning electrochemical microscopy. The application of short (<100 ms) heat pulses was associated with less thermal inactivation of the immobilized GOx than long-term heating.
Häufig bremsen geringe IT-Ressourcen, fehlende Softwareschnittstellen oder eine veraltete und komplex gewachsene Systemlandschaft die Automatisierung von Geschäftsprozessen. Robotic Process Automation (RPA) ist eine vielversprechende Methode, um Geschäftsprozesse oberflächenbasiert und ohne größere Systemeingriffe zu automatisieren und Medienbrüche abzubauen. Die Auswahl der passenden Prozesse ist dabei für den Erfolg von RPA-Projekten entscheidend. Der vorliegende Beitrag liefert dafür Selektionskriterien, die aus einer qualitativen Inhaltanalyse von elf Interviews mit RPA-Experten aus dem Versicherungsumfeld resultieren. Das Ergebnis umfasst eine gewichtetet Liste von sieben Dimensionen und 51 Prozesskriterien, welche die Automatisierung mit Softwarerobotern begünstigen bzw. deren Nichterfüllung eine Umsetzung erschweren oder sogar verhindern. Die drei wichtigsten Kriterien zur Auswahl von Geschäftsprozessen für die Automatisierung mittels RPA umfassen die Entlastung der an dem Prozess mitwirkenden Mitarbeiter (Arbeitnehmerüberlastung), die Ausführbarkeit des Prozesses mittels Regeln (Regelbasierte Prozessteuerung) sowie ein positiver Kosten-Nutzen-Vergleich. Praktiker können diese Kriterien verwenden, um eine systematische Auswahl von RPA-relevanten Prozessen vorzunehmen. Aus wissenschaftlicher Perspektive stellen die Ergebnisse eine Grundlage zur Erklärung des Erfolgs und Misserfolgs von RPA-Projekten dar.
In this paper, we present the structure, the simulation the operation of a multi-stage, hybrid solar desalination system (MSDH), powered by thermal and photovoltaic (PV) (MSDH) energy. The MSDH system consists of a lower basin, eight horizontal stages, a field of four flat thermal collectors with a total area of 8.4 m2, 3 Kw PV panels and solar batteries. During the day the system is heated by thermal energy, and at night by heating resistors, powered by solar batteries. These batteries are charged by the photovoltaic panels during the day. More specifically, during the day and at night, we analyse the temperature of the stages and the production of distilled water according to the solar irradiation intensity and the electric heating power, supplied by the solar batteries. The simulations were carried out in the meteorological conditions of the winter month (February 2020), presenting intensities of irradiance and ambient temperature reaching 824 W/m2 and 23 °C respectively. The results obtained show that during the day the system is heated by the thermal collectors, the temperature of the stages and the quantity of water produced reach 80 °C and 30 Kg respectively. At night, from 6p.m. the system is heated by the electric energy stored in the batteries, the temperature of the stages and the quantity of water produced reach respectively 90 °C and 104 Kg for an electric heating power of 2 Kw. Moreover, when the electric power varies from 1 Kw to 3 Kw the quantity of water produced varies from 92 Kg to 134 Kg. The analysis of these results and their comparison with conventional solar thermal desalination systems shows a clear improvement both in the heating of the stages, by 10%, and in the quantity of water produced by a factor of 3.
The treatment method to deactivate viable microorganisms from objects or products is termed sterilization. There are multiple forms of sterilization, each intended to be applied for a specific target, which depends on—but not limited to—the thermal, physical, and chemical stability of that target. Herein, an overview on the currently used sterilization processes in the global market is provided. Different sterilization techniques are grouped under a category that describes the method of treatment: radiation (gamma, electron beam, X-ray, and ultraviolet), thermal (dry and moist heat), and chemical (ethylene oxide, ozone, chlorine dioxide, and hydrogen peroxide). For each sterilization process, the typical process parameters as defined by regulations and the mode of antimicrobial activity are summarized. Finally, the recommended microorganisms that are used as biological indicators to validate sterilization processes in accordance with the rules that are established by various regulatory agencies are summarized.
Nacre-mimetic nanocomposites based on high fractions of synthetic high-aspect-ratio nanoclays in combination with polymers are continuously pushing boundaries for advanced material properties, such as high barrier against oxygen, extraordinary mechanical behavior, fire shielding, and glass-like transparency. Additionally, they provide interesting model systems to study polymers under nanoconfinement due to the well-defined layered nanocomposite arrangement. Although the general behavior in terms of forming such layered nanocomposite materials using evaporative self-assembly and controlling the nanoclay gallery spacing by the nanoclay/polymer ratio is understood, some combinations of polymer matrices and nanoclay reinforcement do not comply with the established models. Here, we demonstrate a thorough characterization and analysis of such an unusual polymer/nanoclay pair that falls outside of the general behavior. Poly(ethylene oxide) (PEO) and sodium fluorohectorite form nacre-mimetic, lamellar nanocomposites that are completely transparent and show high mechanical stiffness and high gas barrier, but there is only limited expansion of the nanoclay gallery spacing when adding increasing amounts of polymer. This behavior is maintained for molecular weights of PEO varied over four orders of magnitude and can be traced back to depletion forces. By careful investigation via X-ray diffraction and proton low-resolution solid-state NMR, we are able to quantify the amount of mobile and immobilized polymer species in between the nanoclay galleries and around proposed tactoid stacks embedded in a PEO matrix. We further elucidate the unusual confined polymer dynamics, indicating a relevant role of specific surface interactions.
As a low-input crop, Miscanthus offers numerous advantages that, in addition to agricultural applications, permits its exploitation for energy, fuel, and material production. Depending on the Miscanthus genotype, season, and harvest time as well as plant component (leaf versus stem), correlations between structure and properties of the corresponding isolated lignins differ. Here, a comparative study is presented between lignins isolated from M. x giganteus, M. sinensis, M. robustus and M. nagara using a catalyst-free organosolv pulping process. The lignins from different plant constituents are also compared regarding their similarities and differences regarding monolignol ratio and important linkages. Results showed that the plant genotype has the weakest influence on monolignol content and interunit linkages. In contrast, structural differences are more significant among lignins of different harvest time and/or season. Analyses were performed using fast and simple methods such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Data was assigned to four different linkages (A: β-O-4 linkage, B: phenylcoumaran, C: resinol, D: β-unsaturated ester). In conclusion, A content is particularly high in leaf-derived lignins at just under 70% and significantly lower in stem and mixture lignins at around 60% and almost 65%. The second most common linkage pattern is D in all isolated lignins, the proportion of which is also strongly dependent on the crop portion. Both stem and mixture lignins, have a relatively high share of approximately 20% or more (maximum is M. sinensis Sin2 with over 30%). In the leaf-derived lignins, the proportions are significantly lower on average. Stem samples should be chosen if the highest possible lignin content is desired, specifically from the M. x giganteus genotype, which revealed lignin contents up to 27%. Due to the better frost resistance and higher stem stability, M. nagara offers some advantages compared to M. x giganteus. Miscanthus crops are shown to be very attractive lignocellulose feedstock (LCF) for second generation biorefineries and lignin generation in Europe.
This paper presents a novel numerical procedure for computing limit and shakedown loads of structures using a node-based smoothed FEM in combination with a primal–dual algorithm. An associated primal–dual form based on the von Mises yield criterion is adopted. The primal-dual algorithm together with a Newton-like iteration are then used to solve this associated primal–dual form to determine simultaneously both approximate upper and quasi-lower bounds of the plastic collapse limit and the shakedown limit. The present formulation uses only linear approximations and its implementation into finite element programs is quite simple. Several numerical examples are given to show the reliability, accuracy, and generality of the present formulation compared with other available methods.
„Smartes“ Laden an öffentlich zugänglichen Ladesäulen – Teil 2: USER-Verhalten und -Erwartungen
(2021)
Die autonome, unbemannte Luftfahrt ist einer der Schlüsselsektoren für die Zukunft der Luftfahrt. In diesem rasant wachsenden Bereich nehmen senkrecht startende und senkrecht landende Flugzeuge (Vertical Take-Off and Landing – VTOL) einen besonderen Platz ein. Ein VTOL-Flugzeug (manchmal auch „Transitionsfluggerät“ genannt) verbindet die Eigenschaft des Helikopters, überall starten und landen zu können, mit den Geschwindigkeits-, Reichweiten und Flugdauervorteilen des Starrflüglers. Grundsätzlich wird die Senkrechtstart- und -landefähigkeit sowohl von zivilen als auch von militärischen Betreibern unbemannter Fluggeräte (UAVs) gewünscht. Trotzdem bietet der Markt nur eine geringe Anzahl von VTOL-UAVs, da qualitativ hochwertige Entwürfe eine ausgesprochene Herausforderung in der Entwicklung darstellen. An der FH Aachen wird deshalb seit über 5 Jahren an der Auslegung und Analyse von solchen unbemannten VTOL Flugzeugen geforscht. Das neuste Projekt ist der Eigenentwurf einer großen, senkrechtstartenden Transportdrohne. Das „PhoenAIX“ getaufte Fluggerät wird von Falk Götten und Felix Finger im Rahmen einer EFRE-Förderung entwickelt.
Wie sieht das unbemannte Flugzeug von Übermorgen aus? Dieser Frage stellen sich Forscher an der Fachhochschule Aachen. Die weltweit rasant fortschreitende Entwicklung des Marktes für unbemannte Fluggeräte (UAVs - „Unmanned Aerial Vehicles“) bietet großes Potenzial für Wachstum und Wertschöpfung. Unbemannte fliegende Systeme können – für bestimmte Anwendungsgebiete – wesentlich günstiger, kleiner und effizienter ausgelegt werden als bemannte Lösungen. Dabei sind sich viele Unternehmen über das mögliche Potential dieser Technologie noch gar nicht bewusst.
The utilization of phase change material (PCM) for latent heat storage and thermal control of spacecraft has been demonstrated in the past in few missions only. One limiting factor was the fact that all concepts developed so far envisioned the PCM to be applied as an additional capacitor, encapsulated in its own housing, leading to mass, efficiency and accommodation challenges. Recently, the application of PCM within the scan cavity of a GEOS type satellite has been suggested, in order to tackle thermal issues due to direct sun intrusion (Choi, M., 2014). However, the application of PCM in such complex mechanical structures is extremely challenging. A new concept to tackle this issue is currently under development at the FH Aachen University of Applied Sciences. The concept "Infused Thermal Solutions (ITS)" is based on the idea to 3D print metallic structures in their regular functional shape, but double walled with internal lattice support structures, allowing the infusion of a PCM layer directly into the voids and eliminating the need for additional parts and interfaces. Together with OHB System, FH Aachen theoretically studied the application of this technology to the Meteosat Third Generation (MTG) Infra-Red Sounder (IRS) instrument. The study focuses on the scan cavity and entrance baffling assembly (EBA) of the IRS. It consists of thermal analyses, 3D-redesign and bread boarding of a scaled and PCM infused EBA version. In the thermal design of the alternative EBA, PCM was applied directly into the EBA, simulating the worst hot case sun intrusion of the mission. By applying 4kg of PCM (to a 60kg baffle) the EBA temperature excursions during sun intrusion were limited from 140K to 30K, leading to a significant thermo-opto-elastic performance gain. This paper introduces the ITS concept development status.
Bitcoin is a cryptocurrency and is considered a high-risk asset class whose price changes are difficult to predict. Current research focusses on daily price movements with a limited number of predictors. The paper at hand aims at identifying measurable indicators for Bitcoin price movements and the development of a suitable forecasting model for hourly changes. The paper provides three research contributions. First, a set of significant indicators for predicting the Bitcoin price is identified. Second, the results of a trained Long Short-term Memory (LSTM) neural network that predicts price changes on an hourly basis is presented and compared with other algorithms. Third, the results foster discussions of the applicability of neural nets for stock price predictions. In total, 47 input features for a period of over 10 months could be retrieved to train a neural net that predicts the Bitcoin price movements with an error rate of 3.52 %.
Thematisch widmet sich das Projekt Coolplan- AIR der Fortentwicklung und Feldvalidierung eines Berechnungs- und Auslegungstools zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden mit luftgestützten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Vermessung, Simulation und Integration rein luftgestützter Kühltechnologien. Im Bereich der Kälteerzeugung wurden Luft‐ Luft‐ Wärmepumpen, Anlagen zur adiabaten Kühlung bzw. offene Kühltürme und VRF‐ Multisplit‐ Systeme (Variable Refrigerant Flow) im Feld bzw. auf dem Teststand der HSD vermessen. Die Komponentenmodelle werden in die Matlab/Simulink‐ Toolbox CARNOT integriert und anschließend auf Basis der zuvor erhaltenen Messdaten validiert.
Einerseits erlauben die Messungen das Betriebsverhalten von Anlagenkomponenten zu analysieren. Andererseits soll mit der Vermessung im Feld geprüft werden, inwieweit die Simulationsmodelle, welche im Vorgängerprojekt aus Prüfstandmessungen entwickelt wurden, auch für größere Geräteleistungen Gültigkeit besitzen. Die entwickelten und implementierten Systeme, bestehend aus verschiedensten Anlagenmodellen und Regelungskomponenten, werden geprüft und dahingehend qualifiziert, dass sie in Standard- Auslegungstools zuverlässig verwendet werden können.
Zusätzlich wird ein energetisches Monitoring eines Hörsaalgebäudes am Campus Jülich durchgeführt, das u. a. zur Validierung der Kühllastberechnungen in gängigen Simulationsmodelle genutzt werden kann.
Im Projekt Coolplan‐ AIR geht es um die Fortentwicklung und Feld‐ Validierung eines Berechnungs‐ und Auslegungstools zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden mit luftgestützten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Eine der betrachteten Anlagen arbeitet mit indirekter Verdunstung. Diese Veröffentlichung zeigt den Entwicklungsprozess und den Aufbau des Simulationsmodells zur Verdunstungskühlung in der Simulationsumgebung Matlab‐ Simulink mit der CARNOT‐ Toolbox. Das besondere Augenmerk liegt dabei auf dem physikalischen Modell des Wärmeübertragers, in dem die Verdunstung implementiert ist. Dem neuen Modellansatz liegt die Annahme einer aus der Enthalpie‐ Betrachtung hergeleiteten effektiven Wärmekapazität zugrunde. Des Weiteren wird der Befeuchtungsgrad als konstant angesehen und eine standardisierte Zunahme der Wärmeübertragung des feuchten gegenüber dem trockenen Wärmeübertrager angenommen. Die Validierung des Modells erfolgte anhand von Literaturdaten. Für den trockenen Wärmetauscher ist der maximale absolute Fehler der berechneten Austrittstemperatur (Zuluft) kleiner als ±0.1 K und für den nassen Wärmetauscher (Kühlfall) unter der Annahme eines konstanten Verdunstungsgrades kleiner als ±0.4 K.
The paper presents an overview of the past and present of low-emission combustor research with hydrogen-rich fuels at Aachen University of Applied Sciences. In 1990, AcUAS started developing the Dry-Low-NOx Micromix combustion technology. Micromix reduces NOx emissions using jet-in-crossflow mixing of multiple miniaturized fuel jets and combustor air with an inherent safety against flashback. At first, pure hydrogen as fuel was investigated with lab-scale applications. Later, Micromix prototypes were developed for the use in an industrial gas turbine Honeywell/Garrett GTCP-36-300, proving low NOx characteristics during real gas turbine operation, accompanied by the successful definition of safety laws and control system modifications. Further, the Micromix was optimized for the use in annular and can combustors as well as for fuel-flexibility with hydrogen-methane-mixtures and hydrogen-rich syngas qualities by means of extensive experimental and numerical simulations. In 2020, the latest Micromix application will be demonstrated in a commercial 2 MW-class gas turbine can-combustor with full-scale engine operation. The paper discusses the advances in Micromix research over the last three decades.