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The paper compares different anti-windup strategies for the current control of inverter-fed permanent magnet synchronous machines (PMSM) controlled by pulse-width modulation. In this respect, the focus is on the drive behavior with a relatively large product of stator frequency and sampling time. A requirement for dynamically high-quality anti-windup measures is, among other things, a sufficiently accurate decoupling of the stator current direct axis and quadrature axis components even at high stator frequencies. Discrete-time models of the electrical subsystem of the PMSM are well suited for this purpose, of which the method found to be the most accurate in a preliminary investigation is used as the basis for all anti-windup methods examined. Simulation studies and measurement results document the performance of the compared methods.
A report from the World Economic Forum (2019) stated loneliness as the third societal stressor in the world, mainly in western countries. Moreover, research shows that loneliness tends to be experienced more severely by young adults than other age groups (Rokach, 2000), which is the case of university students who face profound periods of loneliness when attending university in a new place (Diehl et al., 2018). Digital technology, especially mental health apps (MHapps), have been viewed as promising solutions to address this distress in universities, however, little evidence on this topic reveals uncertainty around how these resources impact individual well-being. Therefore, this research proposed to investigate how the gamified social mobile app Noneliness reduced loneliness rates and other associated mental health issues of students from a German university. As little work has focused on digital apps targeting loneliness, this project also proposed to describe and discuss the app’s design and development processes. A multimethod approach was adopted: literature review on high-efficacy MHapps design, gamification for mental health and loneliness interventions; User Experience Design and Human-centered Computing. Evaluations occurred according to the app’s development iterations, which assessed four versions (from prototype to Beta) through quantitative and qualitative studies with university students. The main results obtained regarding the design aspects were: users' preference for minimalistic interfaces; importance in maintaining privacy and establishing trust among users; students' willingness to use an online support space for emotional and educational support. Most used features were those related to group discussions, private chats and university social events. Preferred gamification elements were those that provided positive reinforcement to motivate social interactions (e.g. Points, Levels and Achievements). Results of a pilot randomized controlled trial with university students (N = 12), showed no statistically significant interactions in reducing loneliness among experimental group members (n = 7, x² = 3.500, p-value = 0.477, Cramer’s V = 0.27) who made continued use of the app for six weeks. On the other hand, the app showed effects of moderate magnitude on loneliness reduction in this group. The app also demonstrated relatively strong magnitude effects on other associated variables, such as depression and stress in the experimental group. In addition to motivating the conduct of further studies with larger samples, the findings point to a potential app effectiveness not only to reduce loneliness, but also other variables that may be associated with the distress.
Gas Analysis and Optimization of Debinding and Sintering Processes for Metallic Binder-Based AM*
(2022)
Binder-based additive manufacturing processes for metallic
AM components in a wide range of applications usually use
organic binders and process-related additives that must be
thermally removed before sintering. Debinding processes are
typically parameterized empirically and thus far from the optimum.
Since debinding based on thermal decomposition processes
of organic components and the subsequent thermochemical
reactions between process atmosphere and metal
powder materials make uncomplicated parameterization difficult,
in-situ instrumentation was introduced at Fraunhofer
IFAM. This measurement method relies on infrared spectroscopy
and mass spectrometry in various furnace concepts to
understand the gas processes of decomposition of organic
components and the subsequent thermochemical reactions
between the carrier gas atmosphere and the metal part, as well
as their kinetics. This method enables an efficient optimization
of the temperature-time profiles and the required atmosphere
composition to realize dense AM components with low contamination.
In the paper, the optimization strategy is presented,
and the achievable properties are illustrated using a fused
filament fabrication (FFF) component example made of 316L
stainless steel.
Im Projekt „BioMeth“ wurden zwei neuartige und bislang noch nicht für die biologische Methanisierung beschriebene Anlagenkonzepte entwickelt. Der neuentwickelte Invers-Membranreaktor (IMR) ermöglicht es, den Eintrag der erforderlichen Eduktgase Wasserstoff H2 und Kohlendioxid CO2 über kommerziell erhältliche Ultrafiltrationsmembranen und den Entgasungsbereich für den Methanaustrag räumlich zu trennen und zusätzlich einen hydraulischen Druck zur Steigerung des Wasserstoffeintrages zu nutzen. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass perspektivisch sowohl das CO2 aus klassischem Biogas als auch CO2-Quellen aus industriellen Abluftströmen, z. B. aus der Zementindustrie als Kohlenstoffquelle genutzt werden können.
Über die biologische Methanisierung hinaus eignet sich der Invers-Membranreaktor der Einschätzung der Autoren nach auch generell zur biotechnologischen Herstellung nicht-flüchtiger Wertstoffe ausgehend von gasförmigen Substraten. Im IMR kann z. B. ein Membranmodul zum Eintrag der Eduktgase verwendet werden, während ein weiteres Hohlmembranmodul zur zyklischen oder kontinuierlichen Abtrennung der wertstoffhaltigen Reaktionslösung unter Rückhaltung der Mikrobiologie im Sinne eines In-situ Product Recovery (ISPR)-Konzeptes genutzt werden kann.
Als herausragendes Ergebnis erwies sich während der Untersuchung des IMR, dass mit dem Konzept der Membranbegasung CH4-Konzentrationen von > 90 Vol.-% über eine einjährige Versuchsreihe kontinuierlich und mit flexiblem Gaseintrag erzielt werden konnten. Nach Inbetriebnahme war dabei außer der Zugabe von H2 und CO2 als Energie- bzw. C-Quelle lediglich eine zweimalige Ergänzung von Supplementen erforderlich. Die maximal erreichte membranflächen-spezifische Methanbildungsrate ohne Gaszirkulation lag bei 83 LN Methan pro m2 Membranfläche und Tag bei einer Produktgaszusammensetzung von 94 Vol.% Methan, 2 Vol.% H2, und 4 Vol.% CO2.
Das zweite noch in der frühen Testphase befindliche Verfahren nutzt Druckunterschiede in einer 10 m hohen gepackten Gegenstromblasensäule, die mit einem ebenfalls 10 m hohen separaten Entgasungs-Reaktor kombiniert wurde. Diese Verfahrenskonzept soll es ermöglichen, eine hohe Wasserstofflöslichkeit aufgrund des am Säulenfuß vorliegenden hydrostatischen Druckes zu erreichen und dabei gleichzeitig den Energiebedarf zu minimieren, die Investitionskosten zu reduzieren und optimale zeitliche und räumlichen Bedingungen für die mikrobiologische Umsetzung von H2 und CO2 zu schaffen. Erste Untersuchungen am Gegenstromblasensäulenreaktor zum Stoffübergang von Luft bestätigten eine gute Anreicherung der im Kreislauf geführten Flüssigkeit bereits bei verhältnismäßig niedrigen Gasleerrohrgeschwindigkeiten. In der zweiten Säule des Reaktoraufbaus sollte am Kopf aufgrund der Druckentspannung ein Ausgasen der im Vergleich zu Atmosphärendruck mit Gas übersättigten Flüssigkeit erfolgen. Das Ausgasen der Flüssigkeit konnte ebenfalls am Beispiel des Lufteintrages bestätigt werden.
Grundlagen der Logistik
(2022)
Logistikprozesse unterliegen einem ständigen Verbesserungs- und Optimierungsgebot. Lediglich den Status quo zu erhalten, ist keine Strategie und führt nicht zum Erfolg. Im Gegenteil: Gerade in der Logistik ist Stillstand ein sicheres Indiz dafür, dass man überholt wird. Zukunftsthemen wie die Digitalisierung und Automatisierung sind jedoch auch kein Allheilmittel. Sie bilden den Grundstein für die Transparenz von Logistikprozessen und -systemen, indem sie auf verbesserte Überwachung von Objekten und Prozessen setzen, die Vernetzung von Akteuren fördern, auch in Form von digitalen Zwillingen. Die Ansätze zur Verbesserung, Umgestaltung und Anpassung von Logistiksystemen und -operatoren kann auch in Zukunft nur durch eine(n) gut ausgebildete(n) Logistiker*in erfolgen.
Das vorliegende Buch soll deshalb als beispielhafte Anleitung und in diesem Sinne als Handwerkszeug für Logistiker*innen und -interessierte dienen. Die konkrete Umsetzung und Verbesserung, sei es in Richtung einer Effizienzsteigerung oder einer Neugestaltung, muss immer durch den Menschen selbst vorgenommen werden.