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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.
„Keine Schmerzen in der Regel“ : Aufklärungskampagne zur Früherkennung der Krankheit Endometriose
(2023)
Jede zehnte Frau hat Endometriose. Hierbei entstehen Zysten und Entzündungen, welche sich beispielsweise an den Eierstöcken ansiedeln können. Wie kann es also sein, dass so viele noch nie was von dieser Erkrankung gehört haben? Mit der online Aufklärungskampagne „ Keine Schmerzen in der Regel“ soll sich das ändern. In vielen Fällen werden Beschwerden der Endometriose fälschlicherweise als normale Menstruationsbeschwerden abgetan. Die Differenzierung zwischen normal und nicht normal misslingt. Die Aufmerksamkeit von Mädchen und Frauen, die sich in den nicht normalen Aspekten wiederfinden, soll erregt werden. Dafür werden vier Symptome visualisiert und gegenübergestellt. Zusätzlich bietet ein Schnellcheck weitere Informationen. Diese Kampagne soll dem Problem der Unbekanntheit von Endometriose entgegenwirken und ein gesellschaftliches Bewusstsein für sie schaffen.
Die Bachelorarbeit beschäftigte sich mit der Integration von künstlicher Intelligenz (KI) in softwarebasierte Lösungen und hatte das Ziel, ein prototypisches Lösungsmodell zu entwickeln. Dabei wurde das User-Experience-Designverfahren angewendet, um eine neue innovative Arbeitsweise zu schaffen, die KI-gestützte Produktentwicklungsprozesse umfasst.
Density reduction effects on the production of [11C]CO2 in Nb-body targets on a medical cyclotron
(2023)
Medical isotope production of 11C is commonly performed in gaseous targets. The power deposition of the proton beam during the irradiation decreases the target density due to thermodynamic mixing and can cause an increase of penetration depth and divergence of the proton beam. In order to investigate the difference how the target-body length influences the operation conditions and the production yield, a 12 cm and a 22 cm Nb-target body containing N2/O2 gas were irradiated using a 13 MeV proton cyclotron. It was found that the density reduction has a large influence on the pressure rise during irradiation and the achievable radioactive yield. The saturation activity of [11C]CO2 for the long target (0.083 Ci/μA) is about 10% higher than in the short target geometry (0.075 Ci/μA).
Meitner-Auger-electron emitters have a promising potential for targeted radionuclide therapy of cancer because of their short range and the high linear energy transfer of Meitner-Auger-electrons (MAE). One promising MAE candidate is 197m/gHg with its half-life of 23.8 h and 64.1 h, respectively, and high MAE yield. Gold nanoparticles (AuNPs) that are labelled with 197m/gHg could be a helpful tool for radiation treatment of glioblastoma multiforme when infused into the surgical cavity after resection to prevent recurrence. To produce such AuNPs, 197m/gHg was embedded into pristine AuNPs. Two different syntheses were tested starting from irradiated gold containing trace amounts of 197m/gHg. When sodium citrate was used as reducing agent, no 197m/gHg labelled AuNPs were formed, but with tannic acid, 197m/gHg labeled AuNPs were produced. The method was optimized by neutralizing the pH (pH = 7) of the Au/197m/gHg solution, which led to labelled AuNPs with a size of 12.3 ± 2.0 nm as measured by transmission electron microscopy. The labelled AuNPs had a concentration of 50 μg (gold)/mL with an activity of 151 ± 93 kBq/mL (197gHg, time corrected to the end of bombardment).
We present the production of 58mCo on a small, 13 MeV medical cyclotron utilizing a siphon style liquid target system. Different concentrated iron(III)-nitrate solutions of natural isotopic distribution were irradiated at varying initial pressures and subsequently separated by solid phase extraction chromatography. The radio cobalt (58m/gCo and 56Co) was successfully produced with saturation activities of (0.35 ± 0.03) MBq μA−1 for 58mCo with a separation recovery of (75 ± 2) % of cobalt after one separation step utilizing LN-resin.
The present work aimed to study the mainstream feasibility of the deammonifying sludge of side stream of municipal wastewater treatment plant (MWWTP) in Kaster, Germany. For this purpose, the deammonifying sludge available at the side stream was investigated for nitrogen (N) removal with respect to the operational factors temperature (15–30°C), pH value (6.0–8.0) and chemical oxygen demand (COD)/N ratio (≤1.5–6.0). The highest and lowest N-removal rates of 0.13 and 0.045 kg/(m³ d) are achieved at 30 and 15°C, respectively. Different conditions of pH and COD/N ratios in the SBRs of Partial nitritation/anammox (PN/A) significantly influenced both the metabolic processes and associated N-removal rates. The scientific insights gained from the current work signifies the possibility of mainstream PN/A at WWTPs. The current study forms a solid basis of operational window for the upcoming semi-technical trails to be conducted prior to the full-scale mainstream PN/A at WWTP Kaster and WWTPs globally.
Companies often build their businesses based on product information and therefore try to automate the process of information extraction (IE). Since the information source is usually heterogeneous and non-standardized, classic extract, transform, load techniques reach their limits. Hence, companies must implement the newest findings from research to tackle the challenges of process automation. They require a flexible and robust system that is extendable and ensures the optimal processing of the different document types. This paper provides a distributed microservice architecture pattern that enables the automated generation of IE pipelines. Since their optimal design is individual for each input document, the system ensures the ad-hoc generation of pipelines depending on specific document characteristics at runtime. Furthermore, it introduces the automated quality determination of each available pipeline and controls the integration of new microservices based on their impact on the business value. The introduced system enables fast prototyping of the newest approaches from research and supports companies in automating their IE processes. Based on the automated quality determination, it ensures that the generated pipelines always meet defined business requirements when they come into productive use.
In comparison to single-analyte devices, multiplexed systems for a multianalyte detection offer a reduced assay time and sample volume, low cost, and high throughput. Herein, a multiplexing platform for an automated quasi-simultaneous characterization of multiple (up to 16) capacitive field-effect sensors by the capacitive–voltage (C–V) and the constant-capacitance (ConCap) mode is presented. The sensors are mounted in a newly designed multicell arrangement with one common reference electrode and are electrically connected to the impedance analyzer via the base station. A Python script for the automated characterization of the sensors executes the user-defined measurement protocol. The developed multiplexing system is tested for pH measurements and the label-free detection of ligand-stabilized, charged gold nanoparticles.
Zeit spielt in unser aller Leben eine allgegenwärtige Rolle. Sie ist immer da, war schon immer da und nimmt ihren Lauf, ganz egal was wir tun. Aber was macht die Zeit und was hat sie für einen Einfluss auf uns? Ist sie unsere ständige Begleiterin oder unsere »Gegnerin«? Wie unterschiedlich wir auf Zeit blicken können, was sie bewirkt und wie unser Umgang mit ihr das Leben beeinflusst, zeigt die Reihe an monothematischen Magazinen »about time«. Das Thema wird aus unterschiedlichsten Blickwinkeln beleuchtet und soll so eine gewisse Sensibilität für den Umgang mit der eigenen Zeit schaffen — denn sie ist am Ende das Wertvollste, das bleibt.
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.
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.
Fan sein bedeutet für viele Menschen unterschiedliche Dinge. Viele würden sich selber vielleicht nicht mal als Solche bezeichnen. Nichtsdestotrotz gibt es etwas, das diese Gruppe von Menschen verbindet: Die gemeinsame Leidenschaft für eine bestimmte Sache, die sie im Alltag nicht missen wollen. In Deutschland alleine würden sich 47.900.000 Menschen selber als Fußball-Fan bezeichnen. Und natürlich lässt sich nicht jeder dieser Menschen in den selben Topf werfen. Die Publikation „59 von 47.900.00 Fußball-Fans“ beschäftigt sich mit 59 dieser Fans, verschiedenen Wissenschaftler*innen und Psycholog*innen, um dem Fan-Sein auf den Grund zu gehen. Warum sind Menschen überhaupt Fußball-Fans? Was macht Fan-Sein aus? Und wer sind diese Ultras?
The major advantage of labyrinth weirs over linear weirs is hydraulic efficiency. In hydraulic modeling efforts, this strength contrasts with limited pump capacity as well as limited computational power for CFD simulations. For the latter, reducing the number of investigated cycles can significantly reduce necessary computational time. In this study, a labyrinth weir with different cycle numbers was investigated. The simulations were conducted in FLOW-3D HYDRO as a Large Eddy Simulation. With a mean deviation of 1.75 % between simulated discharge coefficients and literature design equations, a reasonable agreement was found. For downstream conditions, overall consistent results were observed as well. However, the orientation of labyrinth weirs with a single cycle should be chosen carefully under consideration of the individual research purpose.
Im Verfahren gegen die Österreichische Post AG (Rs. C-300/21) befasste sich der EuGH erstmals mit dem in Art. 82 DS-GVO geregelten datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch. Mit den Klarstellungen des EuGH verschieben sich die Probleme nun stärker zu den „klassischen“ Fragen des Schadensersatzrechts im Zivilprozess. Relevant sind dabei vor allem Aspekte der Darlegungs- und Beweislast und deren Besonderheiten mit Blick auf den Ersatz immaterieller Schäden. Der Beitrag fokussiert sich auf die Voraussetzungen und den dabei zu führenden Tatsachenbeweis bei der Klage des Betroffenen gegen den Verantwortlichen auf Ersatz immaterieller Schäden.
In this work, the bioabsorbable materials, namely fibroin, polylactide acid (PLA), magnesium and magnesium oxide are investigated for their application as transient, resistive temperature detectors (RTD). For this purpose, a thin-film magnesium-based meander-like electrode is deposited onto a flexible, bioabsorbable substrate (fibroin or PLA) and encapsulated (passivated) by additional magnesium oxide layers on top and below the magnesium-based electrode. The morphology of different layered RTDs is analyzed by scanning electron microscopy. The sensor performance and lifetime of the RTD is characterized both under ambient atmospheric conditions between 30°C and 43°C, and wet tissue-like conditions with a constant temperature regime of 37°C. The latter triggers the degradation process of the magnesium-based layers. The 3-layers RTDs on a PLA substrate could achieve a lifetime of 8.5 h. These sensors also show the best sensor performance under ambient atmospheric conditions with a mean sensitivity of 0.48 Ω/°C ± 0.01 Ω/°C.
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.
Digital forensics of smartphones is of utmost importance in many criminal cases. As modern smartphones store chats, photos, videos etc. that can be relevant for investigations and as they can have storage capacities of hundreds of gigabytes, they are a primary target for forensic investigators. However, it is exactly this large amount of data that is causing problems: extracting and examining the data from multiple phones seized in the context of a case is taking more and more time. This bears the risk of wasting a lot of time with irrelevant phones while there is not enough time left to analyze a phone which is worth examination. Forensic triage can help in this case: Such a triage is a preselection step based on a subset of data and is performed before fully extracting all the data from the smartphone. Triage can accelerate subsequent investigations and is especially useful in cases where time is essential. The aim of this paper is to determine which and how much data from an Android smartphone can be made directly accessible to the forensic investigator – without tedious investigations. For this purpose, an app has been developed that can be used with extremely limited storage of data in the handset and which outputs the extracted data immediately to the forensic workstation in a human- and machine-readable format.
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.
With the prevalence of glucosamine- and chondroitin-containing dietary supplements for people with osteoarthritis in the marketplace, it is important to have an accurate and reproducible analytical method for the quantitation of these compounds in finished products. NMR spectroscopic method based both on low- (80 MHz) and high- (500–600 MHz) field NMR instrumentation was established, compared and validated for the determination of chondroitin sulfate and glucosamine in dietary supplements. The proposed method was applied for analysis of 20 different dietary supplements. In the majority of cases, quantification results obtained on the low-field NMR spectrometer are similar to those obtained with high-field 500–600 MHz NMR devices. Validation results in terms of accuracy, precision, reproducibility, limit of detection and recovery demonstrated that the developed method is fit for purpose for the marketed products. The NMR method was extended to the analysis of methylsulfonylmethane, adulterant maltodextrin, acetate and inorganic ions. Low-field NMR can be a quicker and cheaper alternative to more expensive high-field NMR measurements for quality control of the investigated dietary supplements. High-field NMR instrumentation can be more favorable for samples with complex composition due to better resolution, simultaneously giving the possibility of analysis of inorganic species such as potassium and chloride.
Dieses multimediale Projekt thematisiert Zensur aus verschiedenen Dimensionen in totalitären, religiös-patriarchalischen Ländern, insbesondere im Iran. Dadurch wird versucht, mit einem denunzierenden Ansatz zu zeigen, wie Bilder zensiert werden und welche Auswirkungen diese zensierten Bilder auf Betrachter:innen haben. Dabei ist es auch wichtig, wie das Unsichtbare analysiert und verstanden wird. Die Opposition zwischen dem Akt des Visualisierens/Sichtbarmachens und Verbergens/Unsichtbarmachens in den meisten Bildern impliziert die Dialektik von Verhüllung und Enthüllung.
Das Projekt »Velum« ermöglicht es den Betrachter:innen, die Zensurpraktiken in totalitär-religiösen Ländern kennenzulernen und zu erfahren, inwieweit die Zensur das tägliche Leben durchdrungen und beeinflusst hat –in der Kunst, der Literatur, den Medien usw. Ein Phänomen, das sogar die Privatsphäre des Individuums beeinträchtigt.
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.
Der experimentelle Tanzfilm „Farfilia“ behandelt die Beziehung einer Tochter zu ihrem Vater. Beide Parteien funktionieren sehr unterschiedlich, denken, kommunizieren und leben in völlig verschiedenen Welten. Es findet ein Konflikt zwischen den Generationen statt, zwischen zwei sehr gegensätzlichen Prägungen und Charakteren. Die zwei Welten unterscheiden sich nicht nur in ihrer Visualität, sondern durch die in ihr lebenden und handelnden zwei Hauptprotagonist*innen, welches bildgestalterisch durch ein Zusammenspiel von Cinematographie, Choreographie und Setting ausgearbeitet und dargestellt wird. Durch die gemeinsame Wirkung vieler unterschiedlicher Gestaltungsmittel soll eine Geschichte erzählt werden, in der sich beide Welten aufeinander zu bewegen und am Ende Elemente der jeweils anderen Welt in sich aufnehmen und für die eigene Empfindung in der jeweiligen Umgebung adaptieren.
Der Aufbau und die Entstehung unseres Planeten sind untrennbar mit der Bildung von Gesteinen verbunden – diese setzen sich aus verschiedenen Mineralien zusammen. Sie sind in der Natur weit verbreitet und spielen eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben. Obwohl vielen Menschen der Nutzen von Bodenschätzen bewusst ist, besteht ein geringes Wissen über deren Vorkommen und Relevanz. Für die wirtschaftliche Entwicklung des Siegerlandes beispielsweise waren der Abbau und der Handel mit Mineralien von großer Bedeutung. Insbesondere der langjährige Abbau von Eisenerz legte den Grundstein für die gesamte Metallindustrie der Region. Die Publikation visualisiert eine umfangreiche Sammlung Siegerländer Mineralien und vermittelt ein grundlegendes Verständnis von Mineralien.
What does the word 'home' means and at what age do we give it meaning? Many of us grew up in one, in a home that our parents, grandparents, aunts, uncles and relatives shaped. Who, as we grew up, taught us about the world from their perspective as we interpreted and saw it for the first time and with it, its colors, its smells, its tastes, its sounds, its dances, and its languages.
When we migrate, we take all that with us, like a piece of luggage that was stored in some corner inside a lung, or inside the memory in a heart’s artery. And then you arrive in this new world, which we were told was the Old World, with other colors, other flavors, other words, in which yours no longer make sense. And you try to connect with all your senses, but, above all, we try to belong, because we belonged all our lives to something, to someone, to some place where we learned to be.
When we migrate, without saying, we go through the grieve that comes with the beautiful discomfort of leaving everything we once knew. We mourn, because we can’t go to lunch at our grandmas on Sundays, or have mom bring us soup when we are sick, or the Christmas meals and celebrations that we like so much, or that special dish that was made for us on our birthdays or on a family BBQ on a Sunday or a holiday.
I wonder if emotions come inside us through the taste and respiratory track, if it is that we breathe life, and with that what we love finds its ways inside and finds its corner somewhere in the body.
If what we have loved and what we have lived hides somewhere in our body, I doubtlessly think it came in through one of our senses, and in this attempt at my first illustrated book I’ll share which, I think, are the senses through which at first instance part of what we perceive as cultural identity enters.
The “1. Stokes’ problem”, the “suddenly accelerated flat wall”, is the oldest application of the Navier-Stokes equations. Stokes’ solution of the “problem” does not comply with the mathematical theorem of Cauchy and Kowalewskaya on the “Uniqueness and Existence” of solutions of partial differential equations and violates the physical theorem of minimum entropy production/dissipation of the Thermodynamics of Irreversible Processes. The result includes very high local shear stresses and dissipation rates. That is of special interest for the theory of turbulent and mixed turbulent/laminar flow. A textbook solution of the “1. Stokes Problem” is the Couette flow, which has a constant sheer stress along a linear profile. A consequence is that the Navier-Stokes equations do not describe any S-shaped part of a turbulent profile found in any turbulent Couette experiment. The paper surveys arguments referring to that statement, concerning the history of >150 years. Contrary to this there is always a Navier-Stokes solution near the wall, observed by a linear part of the Couette profile. There a turbulent description (e.g. by the logarithmic law-of-the-wall) fails completely. That is explained by the minimum dissipation requirement together with the Couette feature τ = const. The local co-existence of a turbulent zone and a laminar zone near the wall is stable and observed also at high Reynolds-Numbers.
The artificial olfactory image was proposed by Lundström et al. in 1991 as a new strategy for an electronic nose system which generated a two-dimensional mapping to be interpreted as a fingerprint of the detected gas species. The potential distribution generated by the catalytic metals integrated into a semiconductor field-effect structure was read as a photocurrent signal generated by scanning light pulses. The impact of the proposed technology spread beyond gas sensing, inspiring the development of various imaging modalities based on the light addressing of field-effect structures to obtain spatial maps of pH distribution, ions, molecules, and impedance, and these modalities have been applied in both biological and non-biological systems. These light-addressing technologies have been further developed to realize the position control of a faradaic current on the electrode surface for localized electrochemical reactions and amperometric measurements, as well as the actuation of liquids in microfluidic devices.
To gain insight on chemical sterilization processes, the influence of temperature (up to 70 °C), intense green light, and hydrogen peroxide (H₂O₂) concentration (up to 30% in aqueous solution) on microbial spore inactivation is evaluated by in-situ Raman spectroscopy with an optical trap. Bacillus atrophaeus is utilized as a model organism. Individual spores are isolated and their chemical makeup is monitored under dynamically changing conditions (temperature, light, and H₂O₂ concentration) to mimic industrially relevant process parameters for sterilization in the field of aseptic food processing. While isolated spores in water are highly stable, even at elevated temperatures of 70 °C, exposure to H₂O₂ leads to a loss of spore integrity characterized by the release of the key spore biomarker dipicolinic acid (DPA) in a concentration-dependent manner, which indicates damage to the inner membrane of the spore. Intensive light or heat, both of which accelerate the decomposition of H₂O₂ into reactive oxygen species (ROS), drastically shorten the spore lifetime, suggesting the formation of ROS as a rate-limiting step during sterilization. It is concluded that Raman spectroscopy can deliver mechanistic insight into the mode of action of H₂O₂-based sterilization and reveal the individual contributions of different sterilization methods acting in tandem.
Muscle function is compromised by gravitational unloading in space affecting overall musculoskeletal health. Astronauts perform daily exercise programmes to mitigate these effects but knowing which muscles to target would optimise effectiveness. Accurate inflight assessment to inform exercise programmes is critical due to lack of technologies suitable for spaceflight. Changes in mechanical properties indicate muscle health status and can be measured rapidly and non-invasively using novel technology. A hand-held MyotonPRO device enabled monitoring of muscle health for the first time in spaceflight (> 180 days). Greater/maintained stiffness indicated countermeasures were effective. Tissue stiffness was preserved in the majority of muscles (neck, shoulder, back, thigh) but Tibialis Anterior (foot lever muscle) stiffness decreased inflight vs. preflight (p < 0.0001; mean difference 149 N/m) in all 12 crewmembers. The calf muscles showed opposing effects, Gastrocnemius increasing in stiffness Soleus decreasing. Selective stiffness decrements indicate lack of preservation despite daily inflight countermeasures. This calls for more targeted exercises for lower leg muscles with vital roles as ankle joint stabilizers and in gait. Muscle stiffness is a digital biomarker for risk monitoring during future planetary explorations (Moon, Mars), for healthcare management in challenging environments or clinical disorders in people on Earth, to enable effective tailored exercise programmes.
In this paper, the use of reinforcement learning (RL) in control systems is investigated using a rotatory inverted pendulum as an example. The control behavior of an RL controller is compared to that of traditional LQR and MPC controllers. This is done by evaluating their behavior under optimal conditions, their disturbance behavior, their robustness and their development process. All the investigated controllers are developed using MATLAB and the Simulink simulation environment and later deployed to a real pendulum model powered by a Raspberry Pi. The RL algorithm used is Proximal Policy Optimization (PPO). The LQR controller exhibits an easy development process, an average to good control behavior and average to good robustness. A linear MPC controller could show excellent results under optimal operating conditions. However, when subjected to disturbances or deviations from the equilibrium point, it showed poor performance and sometimes instable behavior. Employing a nonlinear MPC Controller in real time was not possible due to the high computational effort involved. The RL controller exhibits by far the most versatile and robust control behavior. When operated in the simulation environment, it achieved a high control accuracy. When employed in the real system, however, it only shows average accuracy and a significantly greater performance loss compared to the simulation than the traditional controllers. With MATLAB, it is not yet possible to directly post-train the RL controller on the Raspberry Pi, which is an obstacle to the practical application of RL in a prototyping or teaching setting. Nevertheless, RL in general proves to be a flexible and powerful control method, which is well suited for complex or nonlinear systems where traditional controllers struggle.
Positionssensorvorrichtung
(2024)
Die Erfindung betrifft eine Positionssensorvorrichtung zur Bestimmung einer Absolutposition eines beweglichen ersten Teils relativ zu einem ortsfesten zweiten Teil mit einem mit dem beweglichen ersten Teil gekoppelter Codekörper, der dazu eingerichtet ist, eine Codespur mit einer Mehrzahl von in Spurrichtung aufeinanderfolgenden Codeelementen zu enthalten zur Bildung eines Codewortes, mit einer magnetischen Detektionseinrichtung zur Detektion der Codespur, wobei die Detektionseinrichtung zum einen an dem Codekörper befestigte und entlang der Spurrichtung in einem solchen Abstand gegenpolig zueinander angeordnete Permanentmagneten aufweist, dass der Abstand mit einer vorgegebenen Länge der jeweiligen Codeelemente übereinstimmt, und zum anderen eine Anzahl von ortsfest und quer zu dem Codekörper versetzt
angeordnete Wiegandsensoren aufweist, wobei der Abstand des Wiegandsensors zu einer Erstreckungsebene der Permanentmagneten derart gewählt ist, dass bei Überdeckung des Wiegandsensors durch den Permanentmagneten ein Wiegandpuls in dem Wiegandsensor induziert wird.
Direct air capture (DAC) combined with subsequent storage (DACCS) is discussed as one promising carbon dioxide removal option. The aim of this paper is to analyse and comparatively classify the resource consumption (land use, renewable energy and water) and costs of possible DAC implementation pathways for Germany. The paths are based on a selected, existing climate neutrality scenario that requires the removal of 20 Mt of carbon dioxide (CO2) per year by DACCS from 2045. The analysis focuses on the so-called “low-temperature” DAC process, which might be more advantageous for Germany than the “high-temperature” one. In four case studies, we examine potential sites in northern, central and southern Germany, thereby using the most suitable renewable energies for electricity and heat generation. We show that the deployment of DAC results in large-scale land use and high energy needs. The land use in the range of 167–353 km2 results mainly from the area required for renewable energy generation. The total electrical energy demand of 14.4 TWh per year, of which 46% is needed to operate heat pumps to supply the heat demand of the DAC process, corresponds to around 1.4% of Germany's envisaged electricity demand in 2045. 20 Mt of water are provided yearly, corresponding to 40% of the city of Cologne‘s water demand (1.1 million inhabitants). The capture of CO2 (DAC) incurs levelised costs of 125–138 EUR per tonne of CO2, whereby the provision of the required energy via photovoltaics in southern Germany represents the lowest value of the four case studies. This does not include the costs associated with balancing its volatility. Taking into account transporting the CO2 via pipeline to the port of Wilhelmshaven, followed by transporting and sequestering the CO2 in geological storage sites in the Norwegian North Sea (DACCS), the levelised costs increase to 161–176 EUR/tCO2. Due to the longer transport distances from southern and central Germany, a northern German site using wind turbines would be the most favourable.
In the context of the increasing digitalization, the Internet of Things (IoT) is seen as a technological driver through which completely new business models can emerge in the interaction of different players. Identified key players include traditional industrial companies, municipalities and telecommunications companies. The latter, by providing connectivity, ensure that small devices with tiny batteries can be connected almost anywhere and directly to the Internet. There are already many IoT use cases on the market that provide simplification for end users, such as Philips Hue Tap. In addition to business models based on connectivity, there is great potential for information-driven business models that can support or enhance existing business models. One example is the IoT use case Park and Joy, which uses sensors to connect parking spaces and inform drivers about available parking spaces in real time. Information-driven business models can be based on data generated in IoT use cases. For example, a telecommunications company can add value by deriving more decision-relevant information – called insights – from data that is used to increase decision agility. In addition, insights can be monetized. The monetization of insights can only be sustainable, if careful attention is taken and frameworks are considered. In this chapter, the concept of information-driven business models is explained and illustrated with the concrete use case Park and Joy. In addition, the benefits, risks and framework conditions are discussed.
In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfläche oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen räumlichen und zeitlichen Auflösungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, können neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Strömungen gewonnen werden. Auch in der Praxis können diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.
Lifting propellers are of increasing interest for Advanced Air Mobility. All propellers and rotors are initially twisted beams, showing significant extension–twist coupling and centrifugal twisting. Torsional deformations severely impact aerodynamic performance. This paper presents a novel approach to assess different reasons for torsional deformations. A reduced-order model runs large parameter sweeps with algebraic formulations and numerical solution procedures. Generic beams represent three different propeller types for General Aviation, Commercial Aviation, and Advanced Air Mobility. Simulations include solid and hollow cross-sections made of aluminum, steel, and carbon fiber-reinforced polymer. The investigation shows that centrifugal twisting moments depend on both the elastic and initial twist. The determination of the centrifugal twisting moment solely based on the initial twist suffers from errors exceeding 5% in some cases. The nonlinear parts of the torsional rigidity do not significantly impact the overall torsional rigidity for the investigated propeller types. The extension–twist coupling related to the initial and elastic twist in combination with tension forces significantly impacts the net cross-sectional torsional loads. While the increase in torsional stiffness due to initial twist contributes to the overall stiffness for General and Commercial Aviation propellers, its contribution to the lift propeller’s stiffness is limited. The paper closes with the presentation of approximations for each effect identified as significant. Numerical evaluations are necessary to determine each effect for inhomogeneous cross-sections made of anisotropic material.
Aircraft configurations with propellers have been drawing more attention in recent times, partly due to new propulsion concepts based on hydrogen fuel cells and electric motors. These configurations are prone to whirl flutter, which is an aeroelastic instability affecting airframes with elastically supported propellers. It commonly needs to be mitigated already during the design phase of such configurations, requiring, among other things, unsteady aerodynamic transfer functions for the propeller. However, no comprehensive assessment of unsteady propeller aerodynamics for aeroelastic analysis is available in the literature. This paper provides a detailed comparison of nine different low- to mid-fidelity aerodynamic methods, demonstrating their impact on linear, unsteady aerodynamics, as well as whirl flutter stability prediction. Quasi-steady and unsteady methods for blade lift with or without coupling to blade element momentum theory are evaluated and compared to mid-fidelity potential flow solvers (UPM and DUST) and classical, derivative-based methods. Time-domain identification of frequency-domain transfer functions for the unsteady propeller hub loads is used to compare the different methods. Predictions of the minimum required pylon stiffness for stability show good agreement among the mid-fidelity methods. The differences in the stability predictions for the low-fidelity methods are higher. Most methods studied yield a more unstable system than classical, derivative-based whirl flutter analysis, indicating that the use of more sophisticated aerodynamic modeling techniques might be required for accurate whirl flutter prediction.
Pulmonary arterial cannulation is a common and effective method for percutaneous mechanical circulatory support for concurrent right heart and respiratory failure [1]. However, limited data exists to what effect the positioning of the cannula has on the oxygen perfusion throughout the pulmonary artery (PA). This study aims to evaluate, using computational fluid dynamics (CFD), the effect of different cannula positions in the PA with respect to the oxygenation of the different branching vessels in order for an optimal cannula position to be determined. The four chosen different positions (see Fig. 1) of the cannulas are, in the lower part of the main pulmonary artery (MPA), in the MPA at the junction between the right pulmonary artery (RPA) and the left pulmonary artery (LPA), in the RPA at the first branch of the RPA and in the LPA at the first branch of the LPA.
Humic substances possess distinctive chemical features enabling their use in many advanced applications, including biomedical fields. No chemicals in nature have the same combination of specific chemical and biological properties as humic substances. Traditional medicine and modern research have demonstrated that humic substances from different sources possess immunomodulatory and anti-inflammatory properties, which makes them suitable for the prevention and treatment of chronic dermatoses, allergic rhinitis, atopic dermatitis, and other conditions characterized by inflammatory and allergic responses [1-4]. The use of humic compounds as agentswith antifungal and antiviral properties shows great potential [5-7].
Lehrmaterial für den Tiroler Skilehrerverband: Konzeption für eine crossmediale
Neugestaltung
(2024)
Der Tiroler Skilehrerverband bereitet angehende Skilehrer:innen auf die verschiedenen Schneesportlehrer-Prüfungen vor. Skilehrer:innen spielen eine entscheidende Rolle im Erfolg des Wintertourismus, was ihre gesellschaftliche und wirtschaftliche Relevanz unterstreicht. Die zeitgemäße Neugestaltung des Lehrmaterials soll eine effektive Vermittlung von Lerninhalten ermöglichen. Durch die Kombination von Informationsdesign, Corporate Design und Editorial Design wird die Verständlichkeit und Attraktivität des Materials gesteigert. Die Integration einer Lernapp ermöglicht eine interaktive und multimediale Lernerfahrung sowie mehr Flexibilität für die Lernenden. Die crossmediale Neugestaltung wirkt den Problemen veralteter Darstellungsformen entgegen. Es wird deutlich, dass gut gestaltetes Lehrmaterial bei gleichbleibenden Inhalten zu einer besseren Lernerfahrung führt.
In der Abschlussarbeit „FILOS“ wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) ein Front-End für das laserbasierte Osteotom STELLA entwickelt. STELLA soll Kraniotomie (das Eröffnen des Schädels) im wachen Zustand ermöglichen und erfordert eine benutzerfreundliche Bedienungsplattform sowie ein funktionales und ästhetisches Design. Das Ziel von „FILOS“ war es, ein Gehäuse zu entwerfen, das den medizinischen Anforderungen entspricht, und ein Bedienkonzept zu entwickeln, dass die Akzeptanz bei Patient:innen und Anwender:innen fördert. Durch Expert:innen-Interviews mit Neurochirurg:innen und enge Zusammenarbeit mit dem ILT wurde ein durchdachtes Design entwickelt. Dieses soll den Anforderungen der Anwender:innen gerecht werden, das zukünftige Operationssystem repräsentieren und somit einen Mehrwert in der Medizin schaffen.
Seegras wird als „Rohstoff der Zukunft“ betitelt, da es helfen könnte, eine Reihe von globalen Problemen zu bekämpfen. Viele der erhofften Innovationen sind heute aber noch hypothetisch. Außerdem ist das Thema in der westlichen Welt trotz der Neigung zum Klimaschutz kaum bekannt. Die Idee von „Land Rover Symbiosis“ ist ein nachhaltiges Tourismuskonzept, das Forschung und Erlebnisreisen miteinander verknüpft. Auf einer 70m Katamaran Superyacht ist Platz für Forschungszwecke auf der einen und Raum für Expeditionsurlaub auf der anderen Seite. So entsteht ein Verhältnis an Bord, bei dem beide Parteien voneinander profitieren: Wissenschaftler:innen erhalten finanzielle Unterstützung und Kund:innen haben ein klimaneutrales Urlaubserlebnis, bei dem sie hautnah die Vorzüge und Potenziale von Seegras kennenlernen.
Klavierspielende Künstlerinnen und Künstler finden sich auf der Bühne meist an einer Kombination aus Keyboard und Keyboardständer wieder. Zwar kann der Klang eines Klaviers technisch brillant simuliert werden, jedoch verliert das Bühnenbild den Mehrwert eines traditionellen Klaviers. Um diesem Verlust von Authentizität und Wohlgefühl auf der Bühne endlich etwas entgegenzusetzen, soll ein "dupiano" gängige Keyboardständer ersetzen und sämtliche Keyboards in das Erscheinungsbild eines akustischen Klaviers hüllen. Dadurch sollen auch die visuellen Eindrücke, verknüpft mit den akustischen, an Authentizität gewinnen und den Klavierauftritt vervollständigen. Es ist leicht, stabil und ohne Werkzeug in unter 10 Sekunden aufbaubar. Auch der Abbau geschieht in unter 10 Sekunden. Verstaut werden kann es von einer Person in jedem Kofferraum. "dupiano" - was nach Klavier klingt, soll auch so aussehen!
Der Rettungsdienst ist rund um die Uhr bei medizinischen Notfällen im Einsatz. Wie aber ist dieser organisiert? Was belastet die Mitarbeiter*innen im Berufsalltag? Und wie kann man die Rettungskräfte unterstützen? „112–WENN HELFER HILFE BRAUCHEN“ bietet einen sachlichen Einblick in die Welt des Rettungsdienstes und der Ersten Hilfe. Mit kurz gefassten Fakten und Illustrationen richtet sich das Projekt vor allem an Jugendliche und junge Erwachsene. Ziel ist es, mehr Verständnis und Wertschätzung in der Gesellschaft für diese Berufsgruppe zu schaffen. Zusätzlich soll es die Leser*innen ermutigen, im Ernstfall angemessen zu handeln und „Leben zu retten“. Denn jeder kann in eine Notsituation geraten und auf den Rettungsdienst und Erste Hilfe angewiesen sein. Je früher man sich mit der Thematik beschäftigt, desto besser ist man im Ernstfall vorbereitet.
Invisible Cities
(2024)
Diese Arbeit präsentiert eine Neuinterpretation des Romans "Invisible Cities" von Italo Calvino in einem handgefertigten, künstlerischen Buchobjekt. Seit der Erstveröffentlichung des italienischen Literaturklassikers orientieren sich jegliche Neuauflagen an der Originalfassung. Die klassisch gestaltete Urversion wird der komplexen und eindrucksvollen Geschichte nicht mehr gerecht. Die Erzählung findet auf mehreren Ebenen statt, die durch verschiedene Papiersorten repräsentiert werden. Die Lesenden wissen somit immer, wo sie sich auf ihrer Reise durch die traumhaften und surrealen Städte befinden. Das Buch enthält mehrere Illustrationen auf Transparentpapierbögen, welche die Stadtbeschreibungen begleiten. Der besondere Fokus der Arbeit lag in den Illustrationen und der technischen und handwerklichen Umsetzung der Bindung.
Incontrare, was übersetzt Begegnung bedeutet, ist ein Konferenztischkonzept, der durch seinen modularen
Aufbau heraus sticht. Dem Kunden ist es möglich das Produkt mit einem einzigen Werkzeug - fünfer Imbusschlüssel - aufzubauen. Der modulare Aufbau bietet die Möglichkeit kundenorientiert ein Produkt zusammensetzen zu können. Incontrare bietet hierdurch eine Vielzahl an Variationen, die nicht nur die gestalterischen Aspekte anspricht, sondern auch verschiedene Preisklassen abdeckt. Incontrare ist ein Tischkonzept, das sowohl im niederpreisigen , sowie auch im HighEnd Bereich funktioniert.
"Out of the Box" ist ein Dokumentarfilm und bietet einen Einblick in die Welt des "Cardistry". Der Schwerpunkt liegt auf dieser Nischenkunst und -kultur der visuell ansprechenden Kartenmanipulation. Der Film beleuchtet den Beginn, die Entwicklung und die lebendige Gemeinschaft hinter dieser einzigartigen Kunstform. Darüber hinaus werden Abgrenzungen, Ursprünge und Ähnlichkeiten zur Kartenmagie erforscht.
Gamifizierte Online-Schulung zur IT-Sicherheit : Konzeption & Gestaltung verschiedener Ansätze
(2024)
Das Ziel der webbasierten, gamifizierten Schulung ist die Awareness der IT-Sicherheit für Studierende. Das Verhalten der Studierenden soll nachhaltig geändert werden, damit zukünftige Cyberangriffe weniger wirksam werden. Im Mittelpunkt steht ein spannendes und motivierendes Konzept auf den Grundlagen des Game Based Learnings, das z. B. mit Interactives arbeitet. Zur Stärkung des Risiko-Bewusstseins wurde eine Roadmap entwickelt, die wie ein Spielbrett Zusammenhänge, aber auch den Fortschritt der Schulung aufzeigt. So entstand zunächst in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit einer Wirtschaftsinformatik-Studentin ein technischer Prototyp. Darauf aufbauend wurden weitere konzeptionelle und visuelle Ansätze entwickelt, die das breite Spektrum von Game Based Learning zeigen. Dieses realitätsnahe Projekt zeigt zukunftsweisende Lernumgebungen auf.
Durch die Einführung von Building Information Modeling (BIM) sowohl projektspezifisch als auch in ganze Unternehmungen hat die Baubranche einen weitreichenden Veränderungsprozess angestoßen.
Building Information Modeling kann als eine Methode angesehen werden, um die Informationsasymmetrien zwischen den Projektbeteiligten so gering wie möglich zu halten.
Zookunft: Zoo der Zukunft
(2024)
Inmitten globaler Natur- und Artenschutzherausforderungen ist die Transformation zoologischer Einrichtungen entscheidend. "Zookunft" präsentiert ein innovatives Konzept für ein Tropenhaus im Kölner Zoo, das Natur und Augmented Reality einzigartig verknüpft. Ziel ist ein Raumkonzept, welches den Besucher:innen ein tiefes Verständnis für die Fauna und Flora des südostasiatischen Regenwaldes vermitteln soll. Durch die geschickte Integration von Augmented Reality entsteht eine innovative Lern- und Erlebniswelt, die Umweltschutz- und Artenschutzbemühungen unterstützt und nachhaltige Bildung fördert. Besuchende tauchen aktiv in die faszinierende Welt des Regenwaldes ein, wenn Natur und Augmented Reality eine immersive Umgebung schaffen. "Zookunft" soll als Vorreiter für Zooumgestaltungen dienen, Mensch und Natur verbinden und nachhaltige Bildung fördern. Ein Raum, der Naturerlebnisse und Technologie beeindruckend kombiniert.
Tracking healthy habits : Digitale Anwendung zur Förderung von gesunder
Ernährung und Verhalten
(2024)
"Tracking healthy habits" ist eine App, die darauf abzielt, gesündere Essgewohnheiten und mehr Bewegung zu fördern, indem sie verschiedene messbare Metriken erfasst. Die Anwendung legt einen besonderen Schwerpunkt auf das Verfolgen von Kalorien, um Nutzer:innen dabei zu helfen, ihre tägliche Kalorienaufnahme zu kontrollieren und ein besseres Verständnis für Lebensmittel zu entwickeln. Ein übermäßiger Konsum ungesunder Lebensmittel und Bewegungsmangel können sich negativ auf den geistigen und körperlichen Zustand auswirken. Daher unterstützt diese App Nutzer:innen dabei, gesündere Gewohnheiten zu entwickeln und Disziplin zu fördern. Die Hauptziele von "Tracking Healthy Habits" sind die Förderung gesünderer Essgewohnheiten, die Unterstützung langfristiger Verhaltensänderungen durch kontinuierliches Monitoring und die Verbesserung der körperlichen sowie geistigen Gesundheit.
»Unerwünscht« widmet sich einer Art von architektonischer Gestaltung, die auf tückische Weise als »defensive Architektur« bezeichnet wird. In Form einer Zeitung bietet sie einen umfassenden Einblick in das Thema und gewährt einen vielseitigen Blick in eine Thematik, die im Interesse der Verantwortlichen lieber im Verborgenen geblieben wäre. Defensive Architektur bezeichnet strategische Baumaßnahmen in der Stadt- und Bauplanung, die darauf abzielen, unerwünschte Personengruppen durch unpraktisches oder unbequemes Design von bestimmten Orten fernzuhalten. Diese Maßnahmen richten sich beispielsweise gegen obdachlose Menschen, Jugendliche oder Skateboarder*innen. Die überwiegende Mehrheit der Bevölkerung ist sich weder der Existenz von solchen architektonischen Maßnahmen noch ihrer Auswirkungen auf das Leben der Betroffenen bewusst. »Unerwünscht« zielt darauf ab, diese Lücke in der öffentlichen Wahrnehmung zu schließen.
Das Thema Datenschutz wurde bei der öffentlichen Auftragsvergabe bislang vor allem in Bezug auf Drittlandtransfers personenbezogener Daten in die USA diskutiert. Jedoch spielt der Datenschutz für das Vergabeverfahren und für die Ausführung datenschutzrelevanter Leistungen generell eine wesentliche Rolle. Gleichwohl herrschen bislang unter öffentlichen Auftraggebern Schwierigkeiten, datenschutzrechtlich relevante Fallkonstellationen zu erkennen, die möglichen Risiken daraus abzuleiten und, sofern dies gelingt, diesen Risiken angemessen zu begegnen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der datenschutzrechtlichen Verantwortlichkeit, ihren Folgen und den daraus resultierenden Konsequenzen für die Gestaltung von Vergabeverfahren und Vergabeunterlagen.
Bauwirtschaft
(2024)
Die Leistungen der Bauwirtschaft und deren wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland werden anhand einer Vielzahl statistischer Daten verdeutlicht. Die im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen auftretenden branchenspezifischen Besonderheiten der Bauwirtschaft werden anhand von verschiedenen Kriterien herausgearbeitet. Das Zusammenspiel der einzelnen Akteure des Sektors und die dabei sich ergebenden bzw. zu beachtenden Rechts- und Vertragsgrundlagen werden dargestellt. Aufgrund der meist erheblichen Höhe des eingesetzten Kapitals werden auch notwendige Formen der Risikoabsicherungen und der in der Branche üblichen und teilweise vorgeschriebenen Versicherungsmöglichkeiten angesprochen.
Die Menschheit lebt über ihre Verhältnisse: Permanent übersteigt unser Verbrauch die uns jährlich zur Verfügung stehenden Ressourcen. Der Energiebedarf digitaler Anwendungen wird dabei meist unterschätzt. Wie Interaction-Designer:innen einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger Websites leisten können, ist aktuell nur durch aufwendige Recherche zu beantworten. Die Bachelorarbeit »Seeds« stellt einen Schritt im Prozess zu mehr Nachhaltigkeit dar. Sie umfasst ein Toolkit, bestehend aus einer Website und einem Plugin für gängige Designtools. Dieses bündelt alle Informationen, um das Internet barriereärmer, sozialer, ethischer und eben auch ökologisch verträglicher zu gestalten. Während die Website eine Anlaufstelle für den Wissensaufbau darstellt, unterstützt das Plugin bei der Entwicklung eigener Designs, ohne dass Gestalter:innen den Designprozess verlassen müssen.
Ecosystems : Neuinterpretation von Elementen der Savanne zu Objekten zwischen Kunst und Design.
(2024)
Das Projekt „Ecosystems“ (deutsch Ökosysteme) beschreibt die zusammenhängende Entwicklung eines Produktsystems, inspiriert von einzelnen Elementen der afrikanischen Savanne. Das Ökosystem und alle damit verbundenen Strukturen werden als Grundlage für die Konzeption der Objekte genutzt und fortlaufend weitgehend abstrahiert. Die Produktkollektion, bestehend aus sechs verschiedenen Möbeln und Objekten, stellt zusammen das Ökosystem der afrikanischen Savanne dar. Elemente der Savanne können ganz unterschiedlicher Natur sein. Sowohl die bekannten Tiere, wie die sogenannten Big Five, kleine Savannenbewohner:innen oder unterschiedliche Pflanzen bilden zusammen die Grundlage für das Ökosystem. Jedes Objekt bezieht die Inspiration dabei aus einem anderen Element der Savanne. Die Grundlage der Objekte bildet dabei nicht allein das optische Erscheinungsbild der Tiere und Pflanzen, sondern vielmehr die damit verbundenen Emotionen und Reaktionen.
Depressed Furniture ist eine abstrakte Übersetzung von Depressionen in Möblierung. Es handelt sich um eine Rauminstallation von fünf Leuchten, die der Erkrankung in einem unüblichen Kontext eine Plattform gibt. Dadurch stellt das Projekt eine Schnittstelle zwischen Kunst, Design und Gesellschaft dar. Jede Leuchte verkörpert eine Empfindung, mit der sich ein Großteil der Betroffenen identifizieren kann. Es wird Bewusstsein für die Komplexität der Krankheit geschaffen und das Tabu um mentale Krankheiten gebrochen. Neben der Regular Collection können auch Tischvarianten (Compact Collection) erworben werden. Depressed Furniture zeigt, dass es durchaus möglich ist, eine unschöne Thematik zu abstrahieren und ihr neutral zu begegnen. Es verdeutlicht, wie Design dazu beitragen kann, sensible Themen auf kreative Weise zu kommunizieren.
In der heutigen Welt sind Kinder in zunehmendem Maße Stress aus verschiedenen Quellen wie schulischen Anforderungen, familiärem Druck und ungewohnten Situationen ausgesetzt. Dieser Aspekt wird von vielen Erwachsenen oft vernachlässigt. Das kann dazu führen, dass sich bei Kindern Frustration und Ärger aufstauen. Insbesondere das schulische Umfeld stellt ein erhebliches Stresspotenzial dar, da von den Kindern hohe Leistungen erwartet werden. Leistungsdruck, soziale Erwartungen und Frustration tragen zu diesem Eindruck bei. Auch der Unterricht bildet da keine Ausnahme und ist aufgrund seiner zentralen Bedeutung eine potenzielle Stressquelle. Als spezialisierter Begleiter bietet HypnoStress den Kindern die Möglichkeit, mit hypnosebasierten Techniken die Stressoren des Alltags zu bewältigen und sich auf neue Herausforderungen vorzubereiten.
Drink me
(2024)
„Drink me“ ist ein Kurzfilm über drei Freunde auf einer Party, auf der ein mysteriöses Getränk verteilt wird, das die Partygäste in einen besonderen Rausch versetzt. Die Farben fangen an zu leuchten, die Musik wird klarer, alles fühlt sich intensiver an. Bis sich die Wahrnehmung der Protagonistin Ally plötzlich verändert: Vom bunt leuchtenden Rauschzustand zur scheinbaren Realität: Einem grauen, kalten Bunker voller abgewrackter Gestalten. Ally versucht die Party zu verlassen, doch während ihre Wahrnehmungen immer weiter verschwimmen, verliert sie gleichzeitig allmählich ihr Bewusstsein. Der Film bietet durch die Darstellung der verschiedenen Wahrnehmungszustände und das Verschwimmen derer ein visuell besonders spannendes Erlebnis.
ARCHER : become the Arrow
(2024)
„Archer“ ist ein Redesign des Freischwingers. Ein klassischer Freischwinger ist ein aus Rohr gebogener Stuhl ohne Hinterbeine. Das Konzept des Freischwingers macht sich die Elastizität des Stahlrohrs zunutze, um einen schwingenden Sitz zu produzieren. An dieses Konzept knüpft „Archer“ herstellungstechnisch an, ergänzt jedoch ein paar Features. Der erste „USP“ ist die Rückenlehne, welche aus Nylonschnur gewoben ist. Die Lehne rahmt mehrdimensional eine Sattelfläche ein, die sich überraschend ergonomisch dem Rücken anpasst. Sie wächst aus den Armlehnen von vorne hinter dem Rücken zusammen. Eine weitere Neuheit sind die Hinterbeine des Stuhls. Der Schwung soll nicht weg, sondern hin zu dem, was was vor den Nutzenden liegt. In Kombination mit der Lehne, die aus den Armlehnen wächst und hinter dem Rücken schließt, ist das Gewicht über den Beinen gut ausbalanciert. In seinem Aufbau vereint Er ein reduziertes klares Stahlgestell mit dramatisch gewobener Schnur. Die zwei sichtbaren Materialien im Spiel miteinander werden optisch nur noch ergänzt von einem aus Kupfer, Messing oder Edelstahl gedrehten Stopfen mit konischem InLay. Der völlig eigene Aufbau mit Hinterbeinen und Armlehnen erlaubt federleichtes Schwingen, einfaches Aufstehen, neutralisiert Nervosität und fängt den Nutzer / die Nutzerin sanft auf. Die ineinander verwobenen Schnüre teilen das Gewicht gleichmäßig unter sich auf. Industrielle Herstellungsmethoden in Kombination mit Handarbeit machen diesen Stuhl zu etwas besonderem und da dem Konzept farblich kein Ende gesetzt ist, hat jeder Stuhl das Potenzial, zu einem unverkennbaren Einzelstück zu werden.
Harte Arbeit, Hunger, Unterkühlung und Ungewissheit – dies war der normale Alltag der Trudarmee im 2. Weltkrieg. Ekatharina, eine deutsche Sowjetbürgerin, wurde wie viele andere gegen ihren Willen in diese Armee eingezogen. Die Bachelorarbeit „Ekatharina – Leben in der Trudarmee“ behandelt den Lebensabschnitt einer Überlebenden, der Urgroßmutter der Autorin, in Form eines Graphic Novels. In der Trudarmee, auch Arbeitsarmee genannt, musste sie unter schweren Bedingungen Zwangsarbeit verrichten, wie arbeiten in der Schmiede, Bäume fällen oder Stämme schleppen. Das Projekt soll nicht nur die Erinnerungen und das kulturelle Gut bewahren, es soll auch die Familiengeschichte erforschen, die Vergangenheit verständlich gestalten und die beteiligten Personen in Ehren halten.
KALLE ist ein mitwachsender Kindertisch, dessen Besonderheit, neben der Höhenverstellung, in der Vergrößerung der Tischplatte liegt. Hierdurch kann KALLE optimal an das Wachstum der Kinder und die sich ändernden Anforderungen angepasst werden.
Es ist ein Möbelstück, das die Entwicklung der Kinder begleitet und fördert.
Im Gebrauch bezieht sich die Förderung besonders auf die kognitive Entwicklung, die Kreativität und das Sozialverhalten. Darüber hinaus sollen die Kinder mit KALLE aber auch den Umgang mit langlebigen Produkten erlernen, damit sie ein Verständnis für Nachhaltigkeit und ein umweltbewusstes Konsumverhalten entwickeln.
Die Energiewende wird häufig als „nachhaltig“ bezeichnet, das genaue Begriffsverständnis
bleibt jedoch vage. Diese Transformation von fossilen und nuklearen hin zu erneuerbaren
Energiequellen steht im Fokus der Treibhausgasneutralität. So soll dem fortschreitenden
Klimawandel entgegengetreten werden.
Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Definition eines möglichen Verständnisses von
„Nachhaltigkeit“ in der Energiewende des deutschen Stromsektors. Die leitenden
Forschungsfragen lauten: Was kann im Zusammenhang mit der Energiewende im
Stromsektor Deutschlands unter Nachhaltigkeit verstanden werden? Inwieweit unterscheidet
sich dieses Verständnis von der bisherigen Herangehensweise?
Die Datenbasis zur Beantwortung dieser liefern sechs leitfadengestützte
Expert:inneninterviews. Als Analysemethode dient die inhaltliche Strukturierung nach
Mayring (2015).
Die qualitative Studie hat gezeigt, dass eine nachhaltige Energiewende den Menschen und
die Natur zentralisiert. Weiter aufgeschlüsselt stehen die drei Nachhaltigkeitsdimensionen
und die Generationengerechtigkeit. Dabei dient die ökonomische Dimension der sozialen
und ökologischen. Wichtig sind die Inklusion und Beteiligung von Bevölkerung,
Unternehmen und Politik. Gleichzeitig ist sie Herausforderung und Chance für einen
positiven gesellschaftlichen Wandel. Technisch dienen Windenergie- und
Photovoltaikanlagen als Energielieferanten und Wasserstoffsysteme als Zwischenspeicher,
Stabilitätssicherung und zur Kopplung der Sektoren. Damit ist Nachhaltigkeit die Chance,
die Energiewende richtig zu gestalten und damit über Klimaneutralität hinauszugehen
This study presents the concept of AstroBioLab, an autonomous astrobiological field laboratory tailored for the exploration of (sub)glacial habitats. AstroBioLab is an integral component of the TRIPLE (Technologies for Rapid Ice Penetration and subglacial Lake Exploration) DLR-funded project, aimed at advancing astrobiology research through the development and deployment of innovative technologies. AstroBioLab integrates diverse measurement techniques such as fluorescence microscopy, DNA sequencing and fluorescence spectrometry, while leveraging microfluidics for efficient sample delivery and preparation.
The growing body of political texts opens up new opportunities for rich insights into political dynamics and ideologies but also increases the workload for manual analysis. Automated speaker attribution, which detects who said what to whom in a speech event and is closely related to semantic role labeling, is an important processing step for computational text analysis. We study the potential of the large language model family Llama 2 to automate speaker attribution in German parliamentary debates from 2017-2021. We fine-tune Llama 2 with QLoRA, an efficient training strategy, and observe our approach to achieve competitive performance in the GermEval 2023 Shared Task On Speaker Attribution in German News Articles and Parliamentary Debates. Our results shed light on the capabilities of large language models in automating speaker attribution, revealing a promising avenue for computational analysis of political discourse and the development of semantic role labeling systems.
Das Ziel der digitalen Arztpraxis-Management-App „PraXma“ ist es, die Organisation von Arztpraxen, sowie auch das Patient:innen- und Terminmanagement einer Praxis effizienter und reibungsloser zu gestalten. Da 83 Prozent der Patient:innen bei der Digitalisierung des deutschen Gesundheitswesens Nachholbedarf sehen, besteht ein erheblicher Bedarf an Weiterentwicklung in dieser Branche. „PraXma“ gewährleistet Patient:innen mithilfe verschiedener Funktionen einen angenehmeren Arztbesuch. Dazu zählen die patientenorientierte Terminvergabe, der kategorisierte Überblick über Vitalwerte und Pässe und die Einsicht in persönliche Dokumente, wie Befunde, Rezepte und mehr. Auch Ärzt:innen profitieren durch „PraXma“ von einer Automatisierung ihrer alltäglichen Abläufe und minimieren so Überstunden und Stress.
Drought and water shortage are serious problems in many arid and semi-arid regions. This problem is getting worse and even continues in temperate climatic regions due to climate change. To address this problem, the use of biodegradable hydrogels is increasingly important for the application as water-retaining additives in soil. Furthermore, efficient (micro-)nutrient supply can be provided by the use of tailored hydrogels. Biodegradable polyaspartic acid (PASP) hydrogels with different available (1,6-hexamethylene diamine (HMD) and L-lysine (LYS)) and newly developed crosslinkers based on diesters of glycine (GLY) and (di-)ethylene glycol (DEG and EG, respectively) were synthesized and characterized using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) and regarding their swelling properties (kinetic, absorbency under load (AUL)) as well as biodegradability of PASP hydrogel. Copper (II) and zinc (II), respectively, were loaded as micronutrients in two different approaches: in situ with crosslinking and subsequent loading of prepared hydrogels. The results showed successful syntheses of di-glycine-ester-based crosslinkers. Hydrogels with good water-absorbing properties were formed. Moreover, the developed crosslinking agents in combination with the specific reaction conditions resulted in higher water absorbency with increased crosslinker content used in synthesis (10% vs. 20%). The prepared hydrogels are candidates for water-storing soil additives due to the biodegradability of PASP, which is shown in an exemple. The incorporation of Cu(II) and Zn(II) ions can provide these micronutrients for plant growth.
CardboardCastle
(2024)
„CardboardCastle“ ist ein 3D-Animationsfilm. Der Film zeigt die lebendig gewordene Welt zweier Königreiche aus Pappe, die in einem Streit um einen magischen Zauberstab verwickelt sind. Das Projekt beweist, dass es möglich ist, mit der Software „Blender“ einen vollwertigen und hochwertigen 3D-Animationsfilm zu erstellen. Dabei wurden alle Assets bis auf Texturen selbst hergestellt. Die virtuelle Pappe spielt hierbei eine fundamentale Rolle, für diese wurde ein vollkommen neuer Workflow entwickelt, welcher es ermöglicht, realistische Pappe zu visualisieren. „CardboardCastle“ setzt auf eine cinematische Inszenierung von Licht und vereint technisches Wissen mit unterhaltenden Inhalten. Dabei zeigt er die kindliche Vorstellungskraft und lädt die Zuschauer ein, sich an ihre eigenen kindlichen Fantasien zu erinnern.
Weltweit sind 350 Millionen Menschen von Farbenfehlsichtigkeit betroffen, doch nur wenige wissen, dass es eine Lösung für genau dieses Problem gibt. Die ausgearbeitete Werbekampagne und neue Markenkommunikation für EnChroma soll genau diese Menschen ermutigen, sich mit ihrer Krankheit auseinanderzusetzen und das breite Konzept der Lösung zu verstehen. Die speziellen Brillen ermöglichen es den Menschen, Farben im Alltag und Berufsleben in echt wahrzunehmen und diese besser differenzieren zu können. Unsere Welt ist farbcodiert und deshalb ist es besonders wichtig, dass diese Menschen auf das Produkt aufmerksam gemacht werden.
Generating synthetic LiDAR point cloud data for object detection using the Unreal Game Engine
(2024)
Object detection based on artificial intelligence is ubiquitous in today’s computer vision research and application. The training of the neural networks for object detection requires large and high-quality datasets. Besides datasets based on image data, datasets derived from point clouds offer several advantages. However, training datasets are sparse and their generation requires a lot of effort, especially in industrial domains. A solution to this issue offers the generation of synthetic point cloud data. Based on the design science research method, the work at hand proposes an approach and its instantiation for generating synthetic point cloud data based on the Unreal Engine. The point cloud quality is evaluated by comparing the synthetic cloud to a real-world point cloud. Within a practical example the applicability of the Unreal Game engine for synthetic point cloud generation could be successfully demonstrated.
Wer A sagt, muss zumindest im Kaufrecht nicht immer B sagen: Es kommt nicht selten vor, dass sich in einem Kaufvertrag einerseits ein wirksamer Ausschluss der Gewährleistung des Verkäufers für Sachmängel findet, die Parteien aber andererseits gleichwohl eine Beschaffenheitsvereinbarung für bestimmte Eigenschaften vertraglich festlegen. In diesem Problemfeld führt eine aktuelle Entscheidung des BGH zu weiteren Klärungen für die Praxis (BGH, Urt. v. 10.4.2024 – VIII ZR 161/23, MDR 2024, 706). Der folgende Beitrag setzt sich mit den vielfältigen Aspekten der Entscheidung auseinander und erläutert, aus welchen Gründen der BGH dem Käufer einige goldene Brücken für einen Schadensersatzanspruch gebaut hat.
As one class of molecular imprinted polymers (MIPs), surface imprinted polymer (SIP)-based biosensors show great potential in direct whole-bacteria detection. Micro-contact imprinting, that involves stamping the template bacteria immobilized on a substrate into a pre-polymerized polymer matrix, is the most straightforward and prominent method to obtain SIP-based biosensors. However, the major drawbacks of the method arise from the requirement for fresh template bacteria and often non-reproducible bacteria distribution on the stamp substrate. Herein, we developed a positive master stamp containing photolithographic mimics of the template bacteria (E. coli) enabling reproducible fabrication of biomimetic SIP-based biosensors without the need for the “real” bacteria cells. By using atomic force and scanning electron microscopy imaging techniques, respectively, the E. coli-capturing ability of the SIP samples was tested, and compared with non-imprinted polymer (NIP)-based samples and control SIP samples, in which the cavity geometry does not match with E. coli cells. It was revealed that the presence of the biomimetic E. coli imprints with a specifically designed geometry increases the sensor E. coli-capturing ability by an “imprinting factor” of about 3. These findings show the importance of geometry-guided physical recognition in bacterial detection using SIP-based biosensors. In addition, this imprinting strategy was employed to interdigitated electrodes and QCM (quartz crystal microbalance) chips. E. coli detection performance of the sensors was demonstrated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and QCM measurements with dissipation monitoring technique (QCM-D).
This easy-to-understand introduction to SAP S/4HANA guides you through the central processes in sales, purchasing and procurement, finance, production, and warehouse management using the model company Global Bike. Familiarize yourself with the basics of business administration, the relevant organizational data, master data, and transactional data, as well as a selection of core business processes in SAP. Using practical examples and tutorials, you will soon become an SAP S/4HANA professional!
Tutorials and exercises for beginners, advanced users, and experts make it easy for you to practice your new knowledge. The prerequisite for this book is access to an SAP S/4HANA client with Global Bike version 4.1.
- Business fundamentals and processes in the SAP system
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- Tutorials at different qualification levels, exercises, and recap of case studies
- Includes extensive download material for students, lecturers, and professors
N-Acyl-amino acids can act as mild biobased surfactants, which are used, e.g., in baby shampoos. However, their chemical synthesis needs acyl chlorides and does not meet sustainability criteria. Thus, the identification of biocatalysts to develop greener synthesis routes is desirable. We describe a novel aminoacylase from Paraburkholderia monticola DSM 100849 (PmAcy) which was identified, cloned, and evaluated for its N-acyl-amino acid synthesis potential. Soluble protein was obtained by expression in lactose autoinduction medium and co-expression of molecular chaperones GroEL/S. Strep-tag affinity purification enriched the enzyme 16-fold and yielded 15 mg pure enzyme from 100 mL of culture. Biochemical characterization revealed that PmAcy possesses beneficial traits for industrial application like high temperature and pH-stability. A heat activation of PmAcy was observed upon incubation at temperatures up to 80 °C. Hydrolytic activity of PmAcy was detected with several N-acyl-amino acids as substrates and exhibited the highest conversion rate of 773 U/mg with N-lauroyl-L-alanine at 75 °C. The enzyme preferred long-chain acyl-amino-acids and displayed hardly any activity with acetyl-amino acids. PmAcy was also capable of N-acyl-amino acid synthesis with good conversion rates. The best synthesis results were obtained with the cationic L-amino acids L-arginine and L-lysine as well as with L-leucine and L-phenylalanine. Exemplarily, L-phenylalanine was acylated with fatty acids of chain lengths from C8 to C18 with conversion rates of up to 75%. N-lauroyl-L-phenylalanine was purified by precipitation, and the structure of the reaction product was verified by LC–MS and NMR.
Next-generation aircraft designs often incorporate multiple large propellers attached along the wingspan (distributed electric propulsion), leading to highly flexible dynamic systems that can exhibit aeroelastic instabilities. This paper introduces a validated methodology to investigate the aeroelastic instabilities of wing–propeller systems and to understand the dynamic mechanism leading to wing and whirl flutter and transition from one to the other. Factors such as nacelle positions along the wing span and chord and its propulsion system mounting stiffness are considered. Additionally, preliminary design guidelines are proposed for flutter-free wing–propeller systems applicable to novel aircraft designs. The study demonstrates how the critical speed of the wing–propeller systems is influenced by the mounting stiffness and propeller position. Weak mounting stiffnesses result in whirl flutter, while hard mounting stiffnesses lead to wing flutter. For the latter, the position of the propeller along the wing span may change the wing mode shapes and thus the flutter mechanism. Propeller positions closer to the wing tip enhance stability, but pusher configurations are more critical due to the mass distribution behind the elastic axis.
Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zugänge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW
(2024)
Im Rahmen der Love Data Week vom 12. bis 16.02.2024 haben die BMBF-Projekte FDM2_TH_Koeln der TH Köln (FK 16FDFH105) und Persist@HAW der FH Aachen (FK 16FDFH129) am 15.02.2024 gemeinsam eine Online-Veranstaltung mit dem Titel „Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zugänge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW“ angeboten. Diese richtete sich an Forschende aus den Ingenieurwissenschaften, die einen ersten Zugang zum Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) suchen und erfahren möchten, welche speziellen Angebote für die Daten aus den Ingenieurwissenschaften existieren.
In der Veranstaltung wurden wesentliche Aspekte des Forschungsdatenmanagements entlang des Datenlebenszyklus beleuchtet. Ziel war es, den Teilnehmenden praxisnahe Einblicke und Hilfestellungen zu einem effektiven Umgang mit Forschungsdaten an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW) zu bieten. Durch Beispiele und konkrete Empfehlungen wurde das Thema zugänglich gemacht.
Welche Vorteile bietet die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine für die Verwaltung von Daten in Forschungsprojekten? Hierzu gibt die Handreichung einen schnellen Überblick über den landesgeförderten Dienst Coscine für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
Das Diskussionspapier beschreibt einen Prozess an der FH Aachen zur Entwicklung und Implementierung eines Self-Assessment-Tools für Studiengänge. Dieser Prozess zielte darauf ab, die Relevanz der Themen Digitalisierung, Internationalisierung und Nachhaltigkeit in Studiengängen zu stärken. Durch Workshops und kollaborative Entwicklung mit Studiendekan:innen entstand ein Fragebogen, der zur Reflexion und strategischen Weiterentwicklung der Studiengänge dient.
The Inverted Rotary Pendulum: Facilitating Practical Teaching in Advanced Control Engineering
(2024)
This paper outlines a practical approach to teach control engineering principles, with an inverted rotary pendulum, serving as an illustrative example. It shows how the pendulum is embedded in an advanced course of control engineering. This approach is incorporated into a flipped-classroom concept, as well as classical teaching concepts, offering students practical experience in control engineering. In addition, the design of the pendulum is shown, using a Raspberry Pi as the target platform for Matlab Simulink. This pendulum can be used in the classroom to evaluate the controller design mentioned above. It is analysed if the use of the pendulum generates a deeper understanding of the learning contents.
After a brief introduction of conventional laboratory structures, this work focuses on an innovative and universal approach for a setup of a training laboratory for electric machines and drive systems. The novel approach employs a central 48 V DC bus, which forms the backbone of the structure. Several sets of DC machine, asynchronous machine and synchronous machine are connected to this bus. The advantages of the novel system structure are manifold, both from a didactic and a technical point of view: Student groups can work on their own performance level in a highly parallelized and at the same time individualized way. Additional training setups (similar or different) can easily be added. Only the total power dissipation has to be provided, i.e. the DC bus balances the power flow between the student groups. Comparative results of course evaluations of several cohorts of students are shown.
This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented.
In this work, the effect of low air relative humidity on the operation of a polymer electrolyte membrane fuel cell is investigated. An innovative method through performing in situ electrochemical impedance spectroscopy is utilised to quantify the effect of inlet air relative humidity at the cathode side on internal ionic resistances and output voltage of the fuel cell. In addition, algorithms are developed to analyse the electrochemical characteristics of the fuel cell. For the specific fuel cell stack used in this study, the membrane resistance drops by over 39 % and the cathode side charge transfer resistance decreases by 23 % after increasing the humidity from 30 % to 85 %, while the results of static operation also show an increase of ∼2.2 % in the voltage output after increasing the relative humidity from 30 % to 85 %. In dynamic operation, visible drying effects occur at < 50 % relative humidity, whereby the increase of the air side stoichiometry increases the drying effects. Furthermore, other parameters, such as hydrogen humidification, internal stack structure, and operating parameters like stoichiometry, pressure, and temperature affect the overall water balance. Therefore, the optimal humidification range must be determined by considering all these parameters to maximise the fuel cell performance and durability. The results of this study are used to develop a health management system to ensure sufficient humidification by continuously monitoring the fuel cell polarisation data and electrochemical impedance spectroscopy indicators.
Critical quantitative evaluation of integrated health management methods for fuel cell applications
(2024)
Online fault diagnostics is a crucial consideration for fuel cell systems, particularly in mobile applications, to limit downtime and degradation, and to increase lifetime. Guided by a critical literature review, in this paper an overview of Health management systems classified in a scheme is presented, introducing commonly utilised methods to diagnose FCs in various applications. In this novel scheme, various Health management system methods are summarised and structured to provide an overview of existing systems including their associated tools. These systems are classified into four categories mainly focused on model-based and non-model-based systems. The individual methods are critically discussed when used individually or combined aimed at further understanding their functionality and suitability in different applications. Additionally, a tool is introduced to evaluate methods from each category based on the scheme presented. This tool applies the technique of matrix evaluation utilising several key parameters to identify the most appropriate methods for a given application. Based on this evaluation, the most suitable methods for each specific application are combined to build an integrated Health management system.
Um die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine optimal für Forschungsprojekte nutzen zu können, ist es sinnvoll, einige Fragen im Vorhinein zu klären. So können aufwendige Änderungen der Datenverwaltung im Nachhinein vermieden werden. Hierzu bietet die Handreichung hilfreiche Leitfragen und Erläuterungen für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.
Wie kann man das Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) konkret und anwendbar für Forschende gestalten, die bisher noch wenig Kontakt damit hatten? Auf diese Frage gibt das Konzept „30 Minuten FDM für HAW. Ein Informationsformat für Forschende an HAW in NRW“ eine Antwort. Es entstand als Projektarbeit im Zertifikatskurs Forschungsdatenmanagement 2023/24
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) constantly gain in versatility. However, more reliable path planning algorithms are required until full autonomous UAV operation is possible. This work investigates the algorithm 3DVFH* and analyses its dependency on its cost function weights in 2400 environments. The analysis shows that the 3DVFH* can find a suitable path in every environment. However, a particular type of environment requires a specific choice of cost function weights. For minimal failure, probability interdependencies between the weights of the cost function have to be considered. This dependency reduces the number of control parameters and simplifies the usage of the 3DVFH*. Weights for costs associated with vertical evasion (pitch cost) and vicinity to obstacles (obstacle cost) have the highest influence on the failure probability of the local path planner. Environments with mainly very tall buildings (like large American city centres) require a preference for horizontal avoidance manoeuvres (achieved with high pitch cost weights). In contrast, environments with medium-to-low buildings (like European city centres) benefit from vertical avoidance manoeuvres (achieved with low pitch cost weights). The cost of the vicinity to obstacles also plays an essential role and must be chosen adequately for the environment. Choosing these two weights ideal is sufficient to reduce the failure probability below 10%.
Many important properties of bacterial cellulose (BC), such as moisture absorption capacity, elasticity and tensile strength, largely depend on its structure. This paper presents a study on the effect of the drying method on BC films produced by Medusomyces gisevii using two different procedures: room temperature drying (RT, (24 ± 2 °C, humidity 65 ± 1%, dried until a constant weight was reached) and freeze-drying (FD, treated at − 75 °C for 48 h). BC was synthesized using one of two different carbon sources—either glucose or sucrose. Structural differences in the obtained BC films were evaluated using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction. Macroscopically, the RT samples appeared semi-transparent and smooth, whereas the FD group exhibited an opaque white color and sponge-like structure. SEM examination showed denser packing of fibrils in FD samples while RT-samples displayed smaller average fiber diameter, lower surface roughness and less porosity. AFM confirmed the SEM observations and showed that the FD material exhibited a more branched structure and a higher surface roughness. The samples cultivated in a glucose-containing nutrient medium, generally displayed a straight and ordered shape of fibrils compared to the sucrose-derived BC, characterized by a rougher and wavier structure. The BC films dried under different conditions showed distinctly different crystallinity degrees, whereas the carbon source in the culture medium was found to have a relatively small effect on the BC crystallinity.
Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space.
New insights into the influence of pre-culture on robust solvent production of C. acetobutylicum
(2024)
Clostridia are known for their solvent production, especially the production of butanol. Concerning the projected depletion of fossil fuels, this is of great interest. The cultivation of clostridia is known to be challenging, and it is difficult to achieve reproducible results and robust processes. However, existing publications usually concentrate on the cultivation conditions of the main culture. In this paper, the influence of cryo-conservation and pre-culture on growth and solvent production in the resulting main cultivation are examined. A protocol was developed that leads to reproducible cultivations of Clostridium acetobutylicum. Detailed investigation of the cell conservation in cryo-cultures ensured reliable cell growth in the pre-culture. Moreover, a reason for the acid crash in the main culture was found, based on the cultivation conditions of the pre-culture. The critical parameter to avoid the acid crash and accomplish the shift to the solventogenesis of clostridia is the metabolic phase in which the cells of the pre-culture were at the time of inoculation of the main culture; this depends on the cultivation time of the pre-culture. Using cells from the exponential growth phase to inoculate the main culture leads to an acid crash. To achieve the solventogenic phase with butanol production, the inoculum should consist of older cells which are in the stationary growth phase. Considering these parameters, which affect the entire cultivation process, reproducible results and reliable solvent production are ensured.
We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.
This article addresses the need for an innovative technique in plasma shaping, utilizing antenna structures, Maxwell’s laws, and boundary conditions within a shielded environment. The motivation lies in exploring a novel approach to efficiently generate high-energy density plasma with potential applications across various fields. Implemented in an E01 circular cavity resonator, the proposed method involves the use of an impedance and field matching device with a coaxial connector and a specially optimized monopole antenna. This setup feeds a low-loss cavity resonator, resulting in a high-energy density air plasma with a surface temperature exceeding 3500 o C, achieved with a minimal power input of 80 W. The argon plasma, resembling the shape of a simple monopole antenna with modeled complex dielectric values, offers a more energy-efficient alternative compared to traditional, power-intensive plasma shaping methods. Simulations using a commercial electromagnetic (EM) solver validate the design’s effectiveness, while experimental validation underscores the method’s feasibility and practical implementation. Analyzing various parameters in an argon atmosphere, including hot S -parameters and plasma beam images, the results demonstrate the successful application of this technique, suggesting its potential in coating, furnace technology, fusion, and spectroscopy applications.