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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.
Frequency mixing magnetic detection (FMMD) is a sensitive and selective technique to detect magnetic nanoparticles (MNPs) serving as probes for binding biological targets. Its principle relies on the nonlinear magnetic relaxation dynamics of a particle ensemble interacting with a dual frequency external magnetic field. In order to increase its sensitivity, lower its limit of detection and overall improve its applicability in biosensing, matching combinations of external field parameters and internal particle properties are being sought to advance FMMD. In this study, we systematically probe the aforementioned interaction with coupled Néel–Brownian dynamic relaxation simulations to examine how key MNP properties as well as applied field parameters affect the frequency mixing signal generation. It is found that the core size of MNPs dominates their nonlinear magnetic response, with the strongest contributions from the largest particles. The drive field amplitude dominates the shape of the field-dependent response, whereas effective anisotropy and hydrodynamic size of the particles only weakly influence the signal generation in FMMD. For tailoring the MNP properties and parameters of the setup towards optimal FMMD signal generation, our findings suggest choosing large particles of core sizes dc > 25 nm nm with narrow size distributions (σ < 0.1) to minimize the required drive field amplitude. This allows potential improvements of FMMD as a stand-alone application, as well as advances in magnetic particle imaging, hyperthermia and magnetic immunoassays.
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.
Magnetic nanoparticles (MNP) are investigated with great interest for biomedical applications in diagnostics (e.g. imaging: magnetic particle imaging (MPI)), therapeutics (e.g. hyperthermia: magnetic fluid hyperthermia (MFH)) and multi-purpose biosensing (e.g. magnetic immunoassays (MIA)). What all of these applications have in common is that they are based on the unique magnetic relaxation mechanisms of MNP in an alternating magnetic field (AMF). While MFH and MPI are currently the most prominent examples of biomedical applications, here we present results on the relatively new biosensing application of frequency mixing magnetic detection (FMMD) from a simulation perspective. In general, we ask how the key parameters of MNP (core size and magnetic anisotropy) affect the FMMD signal: by varying the core size, we investigate the effect of the magnetic volume per MNP; and by changing the effective magnetic anisotropy, we study the MNPs’ flexibility to leave its preferred magnetization direction. From this, we predict the most effective combination of MNP core size and magnetic anisotropy for maximum signal generation.
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
- Sales, purchasing and procurement, production, finance, and warehouse management
- Tutorials at different qualification levels, exercises, and recap of case studies
- Includes extensive download material for students, lecturers, and professors
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.
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.
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].
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
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.
Die Arbeit „Cape Town – Revisiting the Past“ setzt sich mit der Vergangenheit von Kapstadt auseinander. Kapstadt ist geprägt von einer beeindruckenden Geografie, Kultur, der Vergangenheit und den Menschen. Eine persönliche Verbindung nach Kapstadt und ein Familienarchiv aus aufbewahrten Publikationen, Postkarten und Fotos ermöglichen einen Blick in die vergangene Zeit. Verschiedene Materialien aus unterschiedlichen Zeiten werden verbunden und in einen gemeinsamen Kontext gebracht. Unabhängig davon, ob dies der erste Kontakt mit Kapstadt ist oder man den Ort bereits kennt, können Dinge neu entdeckt oder wiederentdeckt werden. Die Publikation schafft es mithilfe von Materialien und persönlichen Erinnerungen einen visuellen und informativen Einblick in das damalige Kapstadt zu geben. Dabei wird die Vielfalt der Region gezeigt und ein Gefühl eines Lebens vor Ort vermittelt.
The book covers various numerical field simulation methods, nonlinear circuit technology and its MF-S- and X-parameters, as well as state-of-the-art power amplifier techniques. It also describes newly presented oscillators and the emerging field of GHz plasma technology. Furthermore, it addresses aspects such as waveguides, mixers, phase-locked loops, antennas, and propagation effects, in combination with the bachelor's book 'High-Frequency Engineering,' encompassing all aspects related to the current state of GHz technology.
Die Arbeit widmet sich der Ursprungsanalyse des Fahrer:innenmangels und präsentiert einen Lösungsansatz durch die Entwicklung einer neu gestalteten Fahrkabine für Lastkraftwagen. Hierbei berücksichtigt das Projekt sowohl die Bedürfnisse der Fahrer:innen als auch die Anforderungen der Unternehmer:innen, um den Anforderungen der zukünftigen Generation gerecht zu werden. Die Rolle der Berufskraftfahrer:innen wird sich wandeln, wobei die Aufgaben über das reine Führen eines Fahrzeugs hinausgehen. Diese Veränderungen erfordern auch Anpassungen an der Arbeitsumgebung, insbesondere an der Fahrkabine, um das Arbeiten, Wohnen und Schlafen auf begrenztem Raum zu ermöglichen. Möglich durch neue Technologien, Richtlinien und neue Herangehensweisen geht der „SOLODRIVER“ in den Themen Design und Raumnutzung neue Wege und zeigt damit was in Zukunft möglich ist.
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.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Enzymtechnologie. Die Erfindung betrifft Proteasen aus Fictibacillus arsenicus, die insbesondere im Hinblick auf den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden können, alle hinreichend ähnlichen Proteasen mit einer entsprechend ähnlichen Sequenz zu SEQ ID NO:1 und für sie codierende Nukleinsäuren. Die Erfindung betrifft ferner deren Herstellung sowie Verfahren zur Verwendung dieser Proteasen, deren Verwendung als solche sowie diese enthaltende Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Enzymtechnologie. Die Erfindung betrifft Proteasen aus Metabacillus indicus, die insbesondere im Hinblick auf den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden können, alle hinreichend ähnlichen Proteasen mit einer entsprechend ähnlichen Sequenz zu SEQ ID NO:1 und für sie codierende Nukleinsäuren. Die Erfindung betrifft ferner deren Herstellung sowie Verfahren zur Verwendung dieser Proteasen, deren Verwendung als solche sowie diese enthaltende Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
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.
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.
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.
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 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.
Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary
(2024)
In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.
Seit Ende 2022 prägt das Schlagwort „Künstliche Intelligenz“ (KI) nicht nur den rechtswissenschaftlichen Diskurs. Die allgemeine Verfügbarkeit von generativen KI-Modellen, allen voran die großen Sprachmodelle (Large Language Models, kurz: LLM) wie ChatGPT von OpenAI oder Bing AI von Microsoft, erfreuen sich größter Beliebtheit: LLM sind in der Lage, auf Grundlage statistischer Methoden – eine entsprechende Schnittstelle (Interface) vorausgesetzt – auch technisch wenig versierten Nutzern verständliche Antworten auf ihre Fragen zu liefern. Dabei werden nicht nur umfassend Nutzerdaten verarbeitet, sondern auch auf weitere personenbezogene Daten zugegriffen sowie neue Daten erzeugt. Der Beitrag geht der Frage nach, welche spezifischen datenschutzrechtlichen Herausforderungen sich für Unternehmen beim Einsatz solcher LLM stellen.
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.
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.
To successfully develop and introduce concrete artificial intelligence (AI) solutions in operational practice, a comprehensive process model is being tested in the WIRKsam joint project. It is based on a methodical approach that integrates human, technical and organisational aspects and involves employees in the process. The chapter focuses on the procedure for identifying requirements for a work system that is implementing AI in problem-driven projects and for selecting appropriate AI methods. This means that the use case has already been narrowed down at the beginning of the project and must be completely defined in the following. Initially, the existing preliminary work is presented. Based on this, an overview of all procedural steps and methods is given. All methods are presented in detail and good practice approaches are shown. Finally, a reflection of the developed procedure based on the application in nine companies is given.
Die interaktive Dokumentation erzählt die sinnliche Wirkung des Gemeinschaftsgartens HirschGrün und teilt die Erfahrungen von vier Gärtner:innen in einer auditiven und visuellen Auseinandersetzung, innerhalb eines Open-World Ansatzes. Das Projekt stellt eine progressive Weise dar, sich mit journalistischen Inhalten zu beschäftigen. Es schafft Perspektiven für die sozialen und schöpferischen Potenziale eines Gemeinschaftsgartens. Interaktionen, visuelle und auditive Reize illustrieren die Atmosphäre. Grünflächen sind nicht nur klimarelevant, sondern schaffen für Stadtbewohner:innen vielfältige Wege, mit Leben in Kontakt zu treten. Besonders jene verbinden Gemeinschaft, Natur und Nachhaltigkeit. Die explorative Art technischer Informationsvermittlung und aktuelle Themen dieser Zeit werden auf einer Webseite vereint. Das Projekt zeigt eine Aussicht, multimedialen Journalismus zu gestalten.
/SANO – eine App zur Gesundheitsoptimierung und langfristigem Wohlbefinden. In unserer schnelllebigen Welt führt täglicher Stress oft zur Vernachlässigung folgender Bereiche: Ernährung, Schlaf, Bewegung und Stress. Dieser Lebensstil fördert nicht übertragbare Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und chronische Atemwegserkrankungen, die weltweit viele Todesfälle verursachen. Die Notwendigkeit umfassender Lösungen zur Förderung gesunder Gewohnheiten wird immer dringlicher. /SANO unterstützt mit einem Werkzeug für Achtsamkeit und Gesundheit, das gesunde Gewohnheiten und Ziele definiert. Durch Tracking-Möglichkeiten, Routinen und To-Do-Listen werden sie individuell gefördert. Diese Arbeit stellt sich den Herausforderungen des aktuellen Krankheitszustandes unserer Gesellschaft und eröffnet eine neue Perspektive im Well-Being und Gesundheitsbereich.
Das Projekt "Grafischer Aktivismus" verortet sich im Schnittpunkt von Design und sozialem Engagement. Es ist eine gestalterische Auseinandersetzung, wie visuelle Kommunikation genutzt werden kann, um soziale Ungerechtigkeiten sichtbar zu machen und Bewusstsein zu schaffen. Durch die Entwicklung einer visuellen Sprache können Missstände thematisiert werden. Ziel ist es, durch gestalterische Mittel einen Dialog zu initiieren und die öffentliche Wahrnehmung zu beeinflussen. Zu den Herangehensweisen gehören die Erstellung einer Schablone, die Entwicklung einer Schriftart und dessen Specimen. Diese Auseinandersetzung trägt dazu bei, gesellschaftliche Veränderungen anzustoßen und Gerechtigkeit zu fördern. Das Projekt bietet eine weitere Perspektive auf die Rolle von Grafikdesign im Aktivismus.
Das Bachelorprojekt „Identity, Inside a Simulation“ ist eine experimentelle, fotografische Auseinandersetzung mit dem Thema Identität. In einer sich ständig weiter digitalisierenden Welt werden neue Arten der Kommunikation, auch zwischen Mensch und Maschine, ermöglicht. Diese lassen die Grenzen zwischen Realität und Simulation verschwimmen. In diesem Projekt ist die moderne Frage nach Identität mit dem aktuellen Mittel KI auf neue Darstellungsmöglichkeiten analysiert worden. Eine Arbeit, die der Frage nachgeht, wie Identität innerhalb einer simulierten Welt verstanden werden kann. Dabei werden Parallelen zu der realen Welt aufgewiesen. Visuell eröffnet die Ausstellung eine neue Sichtweise für die Nutzung aktueller Technologien und das Verständnis von der eigenen Identität.
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.
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
1. Auswirkungen des europäischen Data Act: Untersuchung des Verhältnisses zwischen Datenzugang und Datenschutz
- Olivia Sohn | Seite 4-58
2. Detecting companies’ willingness to invest in their sustainable transformation – relevant factors and their evaluation
- Titus Thamm |Seite 59-107
3. Unterschiede in den arbeitsbezogenen Wertvorstellungen der Generation Y und Z? Don ́t believe the hype
- Lara Heimann | Seite 108-199
4. Die virtuelle Mitgliederversammlung beim eingetragenen Verein – ein Modell für die Zukunft?
- Abdullah Andug | Seite 200-253
5. Die AGB-Kontrolle von Rechtswahlklauseln in der deutschen und europäischen Kontrollpraxis – Effektiver Verbraucherschutz oder zusätzliche Rechtsunsicherheit?
- Johannes Stahl | Seite 254-325
6. Datenzugangs-und Nutzungsrechte durch den EU Data Act am Beispiel der Automobilbranche
- Tim Schultwessel | Seite 326-380
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.
Perennial ryegrass (Lolium perenne) is an underutilized lignocellulosic biomass that has several benefits such as high availability, renewability, and biomass yield. The grass press-juice obtained from the mechanical pretreatment can be used for the bio-based production of chemicals. Lactic acid is a platform chemical that has attracted consideration due to its broad area of applications. For this reason, the more sustainable production of lactic acid is expected to increase. In this work, lactic acid was produced using complex medium at the bench- and reactor scale, and the results were compared to those obtained using an optimized press-juice medium. Bench-scale fermentations were carried out in a pH-control system and lactic acid production reached approximately 21.84 ± 0.95 g/L in complex medium, and 26.61 ± 1.2 g/L in press-juice medium. In the bioreactor, the production yield was 0.91 ± 0.07 g/g, corresponding to a 1.4-fold increase with respect to the complex medium with fructose. As a comparison to the traditional ensiling process, the ensiling of whole grass fractions of different varieties harvested in summer and autumn was performed. Ensiling showed variations in lactic acid yields, with a yield up to 15.2% dry mass for the late-harvested samples, surpassing typical silage yields of 6–10% dry mass.
Die Abschlussarbeit thematisiert konzeptionelle Möglichkeiten für die Unterstützung in der Lehre. Lehrkräfte erfahren eine hohe Auslastung in ihrem Beruf. Besonders ein wachsender Fachkräftemangel verstärkt das Problem, welches wiederum Auswirkungen auf die Leistungen der Schülerinnen und Schüler haben kann. Somit kann auch der individuellen Förderung nicht ausreichend nachgegangen werden. Die Lösung der Arbeit ist Kinvi, ein digitaler KI-Lehrassistent. Kinvi soll leistungsschwache und leistungsstarke Schüler fördern. Dabei kann Kinvi Inhalte erklären, eine individuelle Lernstruktur vorgeben und sogar Übungen erstellen. Auch spielerische Inhalte und ein motivierendes Feedback sind inbegriffen. Lehrkräfte können Inhalte KI gestützt steuern und Leistungen überblicken. Dies soll zur Entlastung der Lehrkräfte führen und die Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler gezielt fördern.
Climate Engineering : Entwicklung einer digitalen Plattform für Climate Engineering Maßnahmen
(2024)
Dieses Projekt hat zum Ziel, umfassend über Climate Engineering-Maßnahmen zu informieren und dabei insbesondere ihre Funktionsweise, Kosten und Risiken darzustellen. Die entstandene Plattform "Die Erde abkühlen!" bietet einen Einblick in die Lösungsansätze des Climate Engineerings durch die Verwendung von Storytelling. Sie ermöglicht Nutzer:innen einen Überblick über den aktuellen Stand der Klimaerwärmung sowie den Vergleich von Climate Engineering-Maßnahmen. Ein entwickeltes Bewertungssystem auf Grundlage der "Royal Society" sowie interaktive Infografiken geben Nutzer:innen einen umfassenden Einblick. Das Hauptziel des Projekts ist die digitale Transformation der Climate Engineering-Lösungsansätze. Dabei geht es nicht nur darum, über die Folgen der Klimaerwärmung zu informieren, sondern auch konkrete Lösungen aufzuzeigen. Durch die Entwicklung eines innovativen Storytellings wird die Thematik nicht nur dramaturgisch präsentiert, sondern ermöglicht es den Nutzer:innen auch, ihre eigene Wissensvertiefung zu steuern.
RehaGlove ist ein Exoskelett, dass Menschen mit rheumatoider Arthritis oder Arthrose bei der Bewältigung des Alltags helfen soll. Die rheumatoide Arthritis zeichnet sich vorwiegend durch die chronischen Entzündungen des Gelenkapparats aus, während die Arthrose eine alters- oder belastungsinduzierte Degeneration des Gelenkgewebes darstellt. Bei beiden Erkrankungen sind die Fingergelenke besonders häufig betroffen. Es kommt zu sehr starken Schmerzen, Bewegungseinschränkungen und Kraftverlust. Da wir unsere Hände jedoch täglich brauchen, gestaltet sich der Alltag mit einer solch einschränkenden Krankheit als besonders schmerzhaft. Dabei soll RehaGlove Abhilfe schaffen. Mehrere Zug-/ Druck-Kabel unterstützen den Griff und steigern die Griffkraft. Außerdem ermöglichen sie die eigenständige Ausführung physiotehrapeutischer Aufgaben und erleichtern es die Gelenke mobil zu halten.
Das Masterprojekt DIE STUHL hebt die Unsichtbarkeit von Gestalterinnen im Stuhldesign hervor. Es werden 108 Designerinnen aus 40 Ländern vorgestellt, die vom Beginn des 20. Jahrhunderts bis heute innovative und richtungsweisende Entwürfe von Stühlen entwickelt haben. Die Arbeit beleuchtet den Beitrag, den sie geleistet haben und stellt gleichzeitig heraus, dass viele von ihnen im internationalen Designkanon übersehen wurden. Chronologisch nach dem Erscheinungsjahr der ersten entwickelten Stühle geordnet, werden die Objekte in einem Atlas illustriert und Kurzbiografien der Protagonistinnen gezeigt. Anhand von Informationsgrafiken werden die Stühle in das soziopolitische Geschehen ihrer Zeit eingebettet. DIE STUHL würdigt die Arbeit von Gestalterinnen und stellt Fragen zur strukturellen Ungleichheit der Geschlechter. Parallel zur Publikation ist außerdem eine Skulptur entstanden, die als Zeitstrahl fungiert und in abstrakter Form alle im Atlas erwähnten Stühle aufführt. Hierbei wird das ungleiche Verhältnis der von Gestalterinnen und Gestalter entworfenen Stühle sichtbar.
Das Thema der Masterarbeit erläutert den Konflikt zwischen Konsum und Minimalismus. Überkonsum und Minimalismus sind gegensätzliche Extreme. Durch die Beziehung zwischen Mensch und Objekt lassen sich die beiden Gegensätze vereinen. Die Konzentration auf nur wenige Objekte hat eine Reduktion des Konsums und eine Fokussierung auf wenige Objekte zur Folge. Das Konzept „kubo“ gibt Objekten einen Raum. Das Regal „kubo“ ist mit verstellbaren Regalböden ausgestattet. So können die Gegenstände individuell platziert werden. Das Verstellen und Anordnen der Regalböden können Benutzer:innen nach eigenem Belieben vornehmen. Die Objekte werden im Regal hervorgehoben. Sie erhalten dadurch mehr Aufmerksamkeit. Ziel ist es, dass der Benutzer:innen mehr mit den Objekten interagieren und sich bewusst werden, was wirklich wichtig ist. „kubo“ versucht dem Problem des Überkonsums entgegenzuwirken. Durch die Hervorhebung wichtiger Objekte wird das Bewusstsein für den eigenen Konsum geschärft.
Digitaler Marktplatz für Erzeuger:innen und Verbraucher:innen regionaler Produkte. Das Ziel dieses Projekts ist es, solidarische Landwirtschaft (SoLaWi) zu digitalisieren, um eine zeitgemäße Alternative zu den bestehenden Kauf- und Abonnementprozessen zu schaffen. Die dabei entstandene App „KoHof" ermöglicht landwirtschaftlichen Betrieben, sich online zu präsentieren, Abonnements zu verwalten und neue Mitglieder zu gewinnen. Gleichzeitig bietet die Plattform Verbraucher:innen eine unkomplizierte Möglichkeit, passende Betriebe und dazugehörige Produkte in der Region zu finden sowie ihre Mitgliedschaft zu verwalten. Insgesamt strebt das Projekt "KoHof" danach, die Solidarische Landwirtschaft digital zu transformieren und eine neue Perspektive für die regionale Erzeugung von Lebensmitteln zu eröffnen. Durch diese innovative Plattform wird die Vernetzung zwischen Erzeugerinnen und Verbraucherinnen in der SoLaWi-Bewegung auf eine neue Stufe gehoben.
In den vergangenen Jahrzehnten hat sich der Rückgang der biologischen Vielfalt aufgrund menschlicher Aktivitäten dramatisch beschleunigt. Die dramatische Abnahme wirkt sich enorm auf unsere allgemeine Nahrungsversorgung und die Gesundheit unseres Planeten aus.
Das Ziel von „Bloomi“ ist es, den Nutzer über die Wichtigkeit der Biodiversität aufzuklären und zur Schaffung von essenziellen Lebensräumen für die Arten anzuregen. Der Fokus liegt dabei auf der Gestaltung und Pflege von insekten-, tier- und pflanzenfreundlichen Gärten, Balkonen und städtischen Freiflächen. „Bloomi“ bietet dazu umfassende Informationen und Anleitungen. Außerdem kann der Nutzer nicht nur alleine, sondern auch in der Gemeinschaft gärtnern und sich über die Plattform organisieren, austauschen und inspirieren lassen.
Optimierte Schnittmuster in Kleinunternehmen : Konzept zur Branchenverschiebung in der Modeindustrie
(2024)
Die vorliegende Arbeit widmet sich Herangehensweisen, die dem Fast-Fashion-Phänomen – einem Trend in der Bekleidungsindustrie, der sich durch immer schnellere Produktion, kürzere Produktlebenszyklen und kostengünstigere Massenproduktion auszeichnet, entgegenstehen. Die alternative Herangehensweise orientiert sich am Berufsbild des Maßschneiders. Ein Lasercutter, der für den Arbeitsalltag von Kleinunternehmen in der Kleidungsbranche optimiert ist, übernimmt das Ausschneiden von Schnittmustern auf Stoffen. Dies ermöglicht Unternehmen in der digitalisierten Welt konkurrenzfähig zu bleiben, ohne große Aufrüstungsarbeiten.
In dem Projekt „caffé eccezionale for la marzocco“ wurde sich mit der Gestaltung eines interaktiven Showrooms für die renommierte Kaffeemaschinenmarke „La Marzocco“ auseinandergesetzt. Dieser Showroom befindet sich im Belgischen Viertel in Köln und bietet einen einzigartigen Einblick in die Welt des Espressos. Die Zielsetzung: nicht nur die Leidenschaft für Kaffee und sein präzises Handwerk zu teilen, sondern auch auf die dringende Notwendigkeit hinzuweisen, nachhaltige Praktiken im Kaffeeanbau zu fördern. Durch die einzigartige Gestaltung des Showrooms wurde eine Atmosphäre geschaffen, die Besucher:innen ermöglicht, die Marke sinnlich zu entdecken und kennenzulernen. Er fungiert nicht nur als Ausstellungsraum für Kaffeemaschinen, sondern auch als Plattform, die die Besuche:innen auf eine interaktive Erlebnisreise durch die Welt des Kaffees führt.
Blue in Green
(2024)
Porträts sind allgegenwärtig und begegnen uns täglich in den verschiedensten Formen und an den verschiedensten Orten. Sie sind zu einem nicht unbedeutenden Aspekt unseres kulturellen und sozialen Lebens geworden. Die Fotografie verspricht dabei eine unverfälschte Wiedergabe der Realität. Das Porträt fungiert an vielen Stellen sogar als Stellvertreter der abgebildeten Person. Es entsteht eine gewisse parasoziale Vertrautheit zur Abbildung. Allerdings birgt der Prozess des Porträtierens zahlreiche Herausforderungen und Beschränkungen: Störfaktoren, technischer sowie psychologischer Natur, beeinflussen die Diskrepanz zwischen einer Person und ihrer Abbildung erheblich. „Blue in Green“ ist ein installativer Raum, welcher die Rezipient*innen mit besagten Störfaktoren konfrontiert, die Vertrautheit mit der Abbildung bricht und so zu einer Auseinandersetzung mit Porträts aus möglichst vielen verschiedenen Perspektiven provoziert.
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.
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.
Die Website „Display Neuke“ macht den bisher unveröffentlichten Nachlass der Bildjournalistin Angela Neuke (1943-1997) aus der Sammlung des LVR-LandesMuseums Bonn digital und interaktiv zugänglich. Das Projekt beleuchtet insbesondere Neukes Dokumentation der Frauenbewegung der 1970er Jahre in Westdeutschland und regt zur Reflexion über historische sowie aktuelle Frauenbilder an. Durch die bewusste Zusammenführung und kontextuelle Einordnung des Materials wird sichtbar, wo, warum und unter welchen Umständen Fotostrecken und Magazinreportagen entstanden sind – das Archiv wird so als ein lebendiger Ort der Wissensvermittlung erfahrbar. Der Ansatz der programmierten und veröffentlichten Website ermöglicht es, Inhalte dynamisch anzupassen und zukünftig zu erweitern.
Several unconnected laboratory experiments are usually offered for students in instrumental analysis lab. To give the students a more rational overview of the most common instrumental techniques, a new laboratory experiment was developed. Marketed pain relief drugs, familiar consumer products with one to three active components, namely, acetaminophen (paracetamol), acetylsalicylic acid (ASA), and caffeine, were selected. Common analytical methods were compared regarding the performance of qualitative and quantitative analysis of unknown tablets: UV–visible (UV–vis), infrared (IR), and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopies, as well as high-performance liquid chromatography (HPLC). The students successfully uncovered the composition of formulations, which were divided into three difficulty categories. Students were shown that in addition to simple mixtures handled in theoretical classes, the composition of complex drug products can also be uncovered. By comparing the performance of different techniques, students deepen their understanding and compare the efficiency of analytical methods in the context of complex mixtures. The laboratory experiment can be adjusted for graduate level by including extra tasks such as method optimization, validation, and 2D spectroscopic techniques.
The quest for scientifically advanced and sustainable solutions is driven by growing environmental and economic issues associated with coal mining, processing, and utilization. Consequently, within the coal industry, there is a growing recognition of the potential of microbial applications in fostering innovative technologies. Microbial-based coal solubilization, coal beneficiation, and coal dust suppression are green alternatives to traditional thermochemical and leaching technologies and better meet the need for ecologically sound and economically viable choices. Surfactant-mediated approaches have emerged as powerful tools for modeling, simulation, and optimization of coal-microbial systems and continue to gain prominence in clean coal fuel production, particularly in microbiological co-processing, conversion, and beneficiation. Surfactants (surface-active agents) are amphiphilic compounds that can reduce surface tension and enhance the solubility of hydrophobic molecules. A wide range of surfactant properties can be achieved by either directly influencing microbial growth factors, stimulants, and substrates or indirectly serving as frothers, collectors, and modifiers in the processing and utilization of coal. This review highlights the significant biotechnological potential of surfactants by providing a thorough overview of their involvement in coal biodegradation, bioprocessing, and biobeneficiation, acknowledging their importance as crucial steps in coal consumption.
Easy-read and large language models: on the ethical dimensions of LLM-based text simplification
(2024)
The production of easy-read and plain language is a challenging task, requiring well-educated experts to write context-dependent simplifications of texts. Therefore, the domain of easy-read and plain language is currently restricted to the bare minimum of necessary information. Thus, even though there is a tendency to broaden the domain of easy-read and plain language, the inaccessibility of a significant amount of textual information excludes the target audience from partaking or entertainment and restricts their ability to live life autonomously. Large language models can solve a vast variety of natural language tasks, including the simplification of standard language texts to easy-read or plain language. Moreover, with the rise of generative models like GPT, easy-read and plain language may be applicable to all kinds of natural language texts, making formerly inaccessible information accessible to marginalized groups like, a.o., non-native speakers, and people with mental disabilities. In this paper, we argue for the feasibility of text simplification and generation in that context, outline the ethical dimensions, and discuss the implications for researchers in the field of ethics and computer science.
In the face of the current trend towards larger and more complex production tasks in the SLM process and the current limitations in terms of maximum build space, the welding of SLM components to each other or to conventionally manufactured parts is becoming increasingly relevant. The fusion welding of SLM components made of 316L has so far been rarely investigated and if so, then for highly specialised laser welding processes. When welding with industrial gas welding processes such as MIG/MAG or TIG welding, distortions occur which are associated with the resulting residual stresses in the components. This paper investigates process-side influencing factors to avoid resulting residual stresses in SLM components made of 316L. The aim is to develop a strategy to build up SLM components as stress-free as possible in order to join them as profitably as possible with a downstream welding process. For this purpose, influencing parameters such as laser power, scan speed, but also scan vector length and different scan patterns are investigated with regard to their influence on residual stresses.
Establishing high-performance polymers in additive manufacturing opens up new industrial applications. Polyetheretherketone (PEEK) was initially used in aerospace but is now widely applied in automotive, electronics, and medical industries. This study focuses on developing applications using PEEK and Fused Filament Fabrication for cost-efficient vulcanization injection mold production. A proof of concept confirms PEEK’s suitability for AM mold making, withstanding vulcanization conditions. Printing PEEK above its glass transition temperature of 145 °C is preferable due to its narrow process window. A new process strategy at room temperature is discussed, with micrographs showing improved inter-layer bonding at 410°C nozzle temperature and 0.1 mm layer thickness. Minimizing the layer thickness from 0.15 mm to 0.1 mm improves tensile strength by 16%.
The fourth industrial revolution is on its way to reshape manufacturing and value creation in a profound way. The underlying technologies like cyber-physical systems (CPS), big data, collaborative robotics, additive manufacturing or artificial intelligence offer huge potentials for the optimization and evolution of production systems. However, many manufacturing companies struggle to implement these technologies. This can only in part be attributed to the lack of skilled personal within these companies or a missing digitalization strategy. Rather, there is a fundamental incompatibility between the way current production systems and companies (Industry 3.0) are structured across multiple dimensions compared to what is necessary for industry 4.0. This is especially true in manufacturing systems and their transition towards flexible, decentralized and autonomous value creation networks. This paper shows across various dimensions these incompatibilities within manufacturing systems, explores their reasons and discusses a different approach to create a foundation for Industry 4.0 in manufacturing companies.
Dieses Buch lädt dazu ein, die Welt um uns herum aus einem neuen Blickwinkel zu betrachten und dabei die spannende Verbindung zwischen der Mathematik und unserem täglichen Leben zu entdecken – denn um die Technologien und Entwicklungen unserer modernen Gesellschaft zu verstehen, benötigen wir ein intuitives Verständnis grundlegender mathematischer Ideen. In diesem Buch geht es um diese Grundlagen, vor allem aber um ihre praktische Anwendung im Alltag: Gemeinsam begeben wir uns auf eine unterhaltsame Reise und entdecken dabei, wie Mathematik in vielfältiger Weise allgegenwärtig ist. Anschauliche Beispiele zeigen, wie wir täglich – oft unbewusst – mathematische Ideen nutzen und wie wir mit Hilfe von Mathematik bessere Entscheidungen treffen können.
Nach einer Einführung in Algorithmen und Optimierungsprobleme, geht es im weiteren Verlauf um die Modellierung von Zufall und Unsicherheiten. Zum Ende des Buchs werden die Themen zusammengeführt und Algorithmen für Anwendungen besprochen, bei denen der Zufall eine entscheidende Rolle spielt.
Additive Manufacturing (AM) is a topic that is becoming more relevant to many companies globally. With AM's progressive development and use for series production, integrating the technology into existing production structures is becoming an important criterion for businesses. This study qualitatively examines the actual state and different perspectives on the integration of AM in production structures. Seven semi-structured interviews were conducted and analyzed. The interview partners were high-level experts in Additive Manufacturing and production systems from industry and science. Four main themes were identified. Key findings are the far-reaching interrelationships and implications of AM within production structures. Specific AM-related aspects were identified. Those can be used to increase the knowledge and practical application of the technology in the industry and as a foundation for economic considerations.
The emergence of automotive-grade LiDARs has given rise to new potential methods to develop novel advanced driver assistance systems (ADAS). However, accurate and reliable parking slot detection (PSD) remains a challenge, especially in the low-light conditions typical of indoor car parks. Existing camera-based approaches struggle with these conditions and require sensor fusion to determine parking slot occupancy. This paper proposes a parking slot detection (PSD) algorithm which utilizes the intensity of a LiDAR point cloud to detect the markings of perpendicular parking slots. LiDAR-based approaches offer robustness in low-light environments and can directly determine occupancy status using 3D information. The proposed PSD algorithm first segments the ground plane from the LiDAR point cloud and detects the main axis along the driving direction using a random sample consensus algorithm (RANSAC). The remaining ground point cloud is filtered by a dynamic Otsu’s threshold, and the markings of parking slots are detected in multiple windows along the driving direction separately. Hypotheses of parking slots are generated between the markings, which are cross-checked with a non-ground point cloud to determine the occupancy status. Test results showed that the proposed algorithm is robust in detecting perpendicular parking slots in well-marked car parks with high precision, low width error, and low variance. The proposed algorithm is designed in such a way that future adoption for parallel parking slots and combination with free-space-based detection approaches is possible. This solution addresses the limitations of camera-based systems and enhances PSD accuracy and reliability in challenging lighting conditions.
This paper presents initial findings from aeroelastic studies conducted on a wing-propeller model, aimed at evaluating the impact of aerodynamic interactions on wing flutter mechanisms and overall aeroelastic performance. The flutter onset is assessed using a frequency-domain method. Mid-fidelity tools based on the time-domain approach are then exploited to account for the complex aerodynamic interaction between the propeller and the wing. Specifically, the open-source software DUST and MBDyn are leveraged for this purpose. The investigation covers both windmilling and thrusting conditions. During the trim process, adjustments to the collective pitch of the blades are made to ensure consistency across operational points. Time histories are then analyzed to pinpoint flutter onset, and corresponding frequencies and damping ratios are identified. The results reveal a marginal destabilizing effect of aerodynamic interaction on flutter speed, approximately 5%. Notably, the thrusting condition demonstrates a greater destabilizing influence compared to the windmilling case. These comprehensive findings enhance the understanding of the aerodynamic behavior of such systems and offer valuable insights for early design predictions and the development of streamlined models for future endeavors.
This paper deals with the problem of determining the optimal capacity of concentrated solar power (CSP) plants, especially in the context of hybrid solar power plants. This work presents an innovative analytical approach to optimizing the capacity of concentrated solar plants. The proposed method is based on the use of additional non-dimensional parameters, in particular, the design factor and the solar multiple factor. This paper presents a mathematical optimization model that focuses on the capacity of concentrated solar power plants where thermal storage plays a key role in the energy source. The analytical approach provides a more complete understanding of the design process for hybrid power plants. In addition, the use of additional factors and the combination of the proposed method with existing numerical methods allows for more refined optimization, which allows for the more accurate selection of the capacity for specific geographical conditions. Importantly, the proposed method significantly increases the speed of computation compared to that of traditional numerical methods. Finally, the authors present the results of the analysis of the proposed system of equations for calculating the levelized cost of electricity (LCOE) for hybrid solar power plants. The nonlinearity of the LCOE on the main calculation parameters is shown
This paper presents initial findings from aeroelastic studies conducted on a wing-propeller model, aimed at evaluating the impact of aerodynamic interactions on wing flutter mechanisms and overall aeroelastic performance. Utilizing a frequency domain method, the flutter onset within a specified flight speed range is assessed. Mid-fidelity tools with a time domain approach are then used to account for the complex aerodynamic interaction between the propeller and the wing. Specifically, open-source software DUST and MBDyn are leveraged for this purpose. This investigation covers both windmilling and thrusting conditions of the wing-propeller model. During the trim process, adjustments to the collective pitch of the blades are made to ensure consistency across operational points. Time histories are then analyzed to pinpoint flutter onset, and corresponding frequencies and damping ratios are meticulously identified. The results reveal a marginal destabilizing effect of aerodynamic interaction on flutter speed, approximately 5%. Notably, the thrusting condition demonstrates a greater destabilizing influence compared to windmilling. These comprehensive findings enhance the understanding of the aerodynamic behavior of such systems and offer valuable insights for early design predictions and the development of streamlined models for future endeavors.
This paper serves as an introduction to the ECTS monitoring system and its potential applications in higher education. It also emphasizes the potential for ECTS monitoring to become a proactive system, supporting students by predicting academic success and identifying groups of potential dropouts for tailored support services. The use of the nearest neighbor analysis is suggested for improving data analysis and prediction accuracy.
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.
Sexism in online media comments is a pervasive challenge that often manifests subtly, complicating moderation efforts as interpretations of what constitutes sexism can vary among individuals. We study monolingual and multilingual open-source text embeddings to reliably detect sexism and misogyny in Germanlanguage online comments from an Austrian newspaper. We observed classifiers trained on text embeddings to mimic closely the individual judgements of human annotators. Our method showed robust performance in the GermEval 2024 GerMS-Detect Subtask 1 challenge, achieving an average macro F1 score of 0.597 (4th place, as reported on Codabench). It also accurately predicted the distribution of human annotations in GerMS-Detect Subtask 2, with an average Jensen-Shannon distance of 0.301 (2nd place). The computational efficiency of our approach suggests potential for scalable applications across various languages and linguistic contexts.
The use of industrial robots allows the precise manipulation of all components necessary for setting up a large-scale particle image velocimetry (PIV) system. The known internal calibration matrix of the cameras in combination with the actual pose of the industrial robots and the calculated transform from the fiducial markers to camera coordinates allow the precise positioning of the individual PIV components according to the measurement demands. In addition, the complete calibration procedure for generating the external camera matrix and the mapping functions for e.g. dewarping the stereo images can be automatically determined without further user interaction and thus the degree of automation can be extended to nearly 100%. This increased degree of automation expands the applications range of PIV systems, in particular for measurement tasks with severe time constraints.
In recent years, more and more digital startups have been founded and many of them work remotely by applying enterprise collaboration systems (ECS). The study investigates the functional affordances of ECS, particularly Slack, and examines its potential as a virtual office environment for cultural development in digital startups. Through a case study and based on affordance theoretical considerations, the paper explores how ECS facilitates remote collaboration, communication, and socialization within digital startups. The findings comprise material properties of ECS (synchrony and asynchrony communication), functional affordances (virtual office and culture development affordances) as well as its realization (through communication practices, openness, and inter-company accessibility) and are conceptualized as a model for ECS affordances in digital startups.
Im Hinblick auf die Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland konzentriert sich das Projekt Diggi Twin auf die nachhaltige Gebäudeoptimierung. Grundlage für eine ganzheitliche Gebäudeüberwachung und -optimierung bildet dabei die Digitalisierung und Automation im Sinne eines Smart Buildings. Das interdisziplinäre Projekt der FH Aachen hat das Ziel, ein bestehendes Hochschulgebäude und einen Neubau an klimaneutrale Standards anzupassen. Im Rahmen des Projekts werden bekannte Verfahren, wie das Building Information Modeling (BIM), so erweitert, dass ein digitaler Gebäudezwilling entsteht. Dieser kann zur Optimierung des Gebäudebetriebs herangezogen werden, sowie als Basis für eine Erweiterung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) dienen. Mithilfe von Sensortechnologie und künstlicher Intelligenz kann so ein präzises Monitoring wichtiger Gebäudedaten erfolgen, um ungenutzte Energieeinsparpotenziale zu erkennen und zu nutzen. Das Projekt erforscht und setzt methodische Erkenntnisse zu BIM und digitalen Gebäudezwillingen praxisnah um, indem es spezifische Fragen zur Energie- und Ressourceneffizienz von Gebäuden untersucht und konkrete Lösungen für die Gebäudeoptimierung entwickelt.
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.
In this field study we present an approach for the comprehensive and room-specific assessment of
parameters with the overall aim to realize energy-efficient provision of hygienically harmless and
thermally comfortable indoor environmental quality in naturally ventilated non-residential
buildings. The approach is based on (i) conformity assessment of room design parameters, (ii)
empirical determination of theoretically expected occupant-specific supply air flow rates and
corresponding air exchange rates, (iii) experimental determination of real occupant-specific
supply air flow rates and corresponding air exchange rates, (iv) measurement of indoor environmental
exposure conditions of T, RH, cCO2 , cPM2.5 and cTVOC, and (v) determination of real
energy demands for the prevailing ventilation scheme. Underlying assessment criteria comprise
the indoor environmental parameters of category II of EN 16798-1: Temperature T = 20 ◦C–24 ◦C,
and relative humidity RH = 25 %–60 % as well as the guide values of the German Federal
Environment Agency for cCO2 cPM2.5 and cTVOC of 1000 ppm, 15 μg m⁻³, and 1 mg m ⁻³,
respectively.
Investigation objects are six naturally ventilated classrooms of a German secondary school.
Major factors influencing indoor environmental quality in these classrooms are the specific room
volume per occupant and the window opening area. It is concluded that the rigorous implementation
of ventilation recommendations laid down by the German Federal Environment
Agency is ineffective with respect to anticipated indoor environmental parameters and inefficient
with respect to ventilation energy losses on the order of about 10 kWh m⁻² a ⁻¹ to 30 kWh m⁻²
a ⁻¹.
Enhancement of succinic acid production by Actinobacillus succinogenes in an electro-bioreactor
(2024)
This work examines the electrochemically enhanced production of succinic acid using the bacterium Actinobacillus succinogenes. The principal objective is to enhance the metabolic potential of glucose and CO2 utilization via the C4 pathway in order to synthesize succinic acid. We report on the development of an electro-bioreactor system to increase succinic acid production in a power-2-X approach. The use of activated carbon fibers as electrode surfaces and contact areas allows A. succinogenes to self-initiate biofilm formation. The integration of an electrical potential into the system shifts the redox balance from NAD+ to NADH, increasing the efficiency of metabolic processes. Mediators such as neutral red facilitate electron transfer within the system and optimize the redox reactions that are crucial for increased succinic acid production. Furthermore, the role of carbon nanotubes (CNTs) in electron transfer was investigated. The electro-bioreactor system developed here was operated in batch mode for 48 h and showed improvements in succinic acid yield and concentration. In particular, a run with 100 µM neutral red and a voltage of −600 mV achieved a yield of 0.7 gsuccinate·gglucose−1. In the absence of neutral red, a higher yield of 0.72 gsuccinate·gglucose−1 was achieved, which represents an increase of 14% compared to the control. When a potential of −600 mV was used in conjunction with 500 µg∙L−1 CNTs, a 21% increase in succinate concentration was observed after 48 h. An increase of 33% was achieved in the same batch by increasing the stirring speed. These results underscore the potential of the electro-bioreactor system to markedly enhance succinic acid production.
Industrial field devices exchange information through standardized communication interfaces and data models,
encompassing process data, communication properties, and vendor details. Despite enhancing interoperability within a specific
protocol, integrating these devices with diverse systems poses challenges due to data model fragmentation and custom
interfaces. The absence of a universal semantic model for categorizing field device process data independently of standards
necessitates engineers to repetitively devise custom exchange data models for different sensors and actuators, relying on
standards like OPC-UA. In response, this work proposes an ontology-based architecture to tackle information data model
fragmentation, aiming for seamless data interoperability across a universal interface. By focusing on two open-access field
device standards, IO-Link and CANOpen, we compare their information data models, identify existing limitations, and put
forth a semantic information model. The objective is to offer an interoperable interface for Industry 4.0 applications,
showcasing the potential of an ontology-based approach in streamlining data exchange and reducing heterogeneity among
field devices.
Air–water flows
(2024)
High Froude-number open-channel flows can entrain significant volumes of air, a phenomenon that occurs continuously in spillways, in free-falling jets and in hydraulic jumps, or as localized events, notably at the toe of hydraulic jumps or in plunging jets. Within these flows, turbulence generates millions of bubbles and droplets as well as highly distorted wavy air–water interfaces. This phenomenon is crucial from a design perspective, as it influences the behaviour of high-velocity flows, potentially impairing the safety of dam operations. This review examines recent scientific and engineering progress, highlighting foundational studies and emerging developments. Notable advances have been achieved in the past decades through improved sampling of flows and the development of physics-based models. Current challenges are also identified for instrumentation, numerical modelling and (up)scaling that hinder the formulation of fundamental theories, which are instrumental for improving predictive models, able to offer robust support for the design of large hydraulic structures at prototype scale.