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- Öffentliche Schulden (1)
- Ökonomie (1)
- Überschall (1)
Institute
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (138)
- Fakultät Medien (M) (ab 22.04.2021) (137)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (96)
- Fakultät Wirtschaft (W) (67)
- INES - Institut für nachhaltige Energiesysteme (34)
- POIM - Peter Osypka Institute of Medical Engineering (21)
- ivESK - Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (16)
- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (14)
- ACI - Affective and Cognitive Institute (7)
- CRT - Campus Research & Transfer (4)
Open Access
- Closed (206)
- Open Access (150)
- Closed Access (77)
- Bronze (51)
- Diamond (34)
- Gold (23)
- Hybrid (15)
- Grün (7)
One of the major challenges impeding the energy transition is the intermittency of solar and wind electricity generation due to their dependency on weather changes. The demand-side energy flexibility contributes considerably to mitigate the energy supply/demand imbalances resulting from external influences such as the weather. As one of the largest electricity consumers, the industrial enterprises present a high demand-side flexibility potential from their production processes and on-site energy assets. In this direction, methods are needed with a focus on enabling the energy flexibility and ensure an active participation of such enterprises in the electricity markets especially with variable prices of electricity. This paper presents a generic model library for an industrial enterprise implemented with optimal control for energy flexibility purposes. The components in the model library represent the typical technical units of an industrial enterprise on material, media, and energy flow levels with their operative constraints. A case study of a plastic manufacturing plant using the generic model library is also presented, in which the results of two simulation with different electricity prices are compared and the behavior of the model can be assessed. The results show that the model provides an optimal scheduling of the manufacturing system according to the variations in the electricity prices, and ensures an optimal control for utilities and energy systems needed for the production.
Solar energy plays a central role in the energy transition. Clouds generate locally large fluctuations in the generation output of photovoltaic systems, which is a major problem for energy systems such as microgrids, among others. For an optimal design of a power system, this work analyzed the variability using a spatially distributed sensor network at Stuttgart Airport. It has been shown that the spatial distribution partially reduces the variability of solar radiation. A tool was also developed to estimate the output power of photovoltaic systems using irradiation time series and assumptions about the photovoltaic sites. For days with high fluctuations of the estimated photovoltaic power, different energy system scenarios were investigated. It was found the approach can be used to have a more realistic representation of aggregated PV power taking spatial smoothing into account and that the resulting PV power generation profiles provide a good basis for energy system design considerations like battery sizing.
The desire to connect more and more devices and to make them more intelligent and more reliable, is driving the needs for the Internet of Things more than ever. Such IoT edge systems require sound security measures against cyber-attacks, since they are interconnected, spatially distributed, and operational for an extended period of time. One of the most important requirements for the security in many industrial IoT applications is the authentication of the devices. In this paper, we present a mutual authentication protocol based on Physical Unclonable Functions, where challenge-response pairs are used for both device and server authentication. Moreover, a session key can be derived by the protocol in order to secure the communication channel. We show that our protocol is secure against machine learning, replay, man-in-the-middle, cloning, and physical attacks. Moreover, it is shown that the protocol benefits from a smaller computational, communication, storage, and hardware overhead, compared to similar works.
In recent years, Physical Unclonable Functions (PUFs) have gained significant attraction in the Internet of Things (IoT) for security applications such as cryptographic key generation and entity authentication. PUFs extract the uncontrollable production characteristics of physical devices to generate unique fingerprints for security applications. One common approach for designing PUFs is exploiting the intrinsic features of sensors and actuators such as MEMS elements, which typically exist in IoT devices. This work presents the Cantilever-PUF, a PUF based on a specific MEMS device – Aluminum Nitride (AlN) piezoelectric cantilever. We show the variations of electrical parameters of AlN cantilevers such as resonance frequency, electrical conductivity, and quality factor, as a result of uncontrollable manufacturing process variations. These variations, along with high thermal and chemical stability, and compatibility with silicon technology, makes AlN cantilever a decent candidate for PUF design. We present a cantilever design, which magnifies the effect of manufacturing process variations on electrical parameters. In order to verify our findings, the simulation results of the Monte Carlo method are provided. The results verify the eligibility of AlN cantilever to be used as a basic PUF device for security applications. We present an architecture, in which the designed Cantilever-PUF is used as a security anchor for PUF-enabled device authentication as well as communication encryption.
This paper will introduce the open-source model MyPyPSA-Ger, a myopic optimization model developed to represent the German energy system with a detailed mapping of the electricity sector, on a highly disaggregated level, spatially and temporally, with regional differences and investment limitations. Furthermore, this paper will give new outlooks on the German federal government 2050 emissions goals of the electricity sector to become greenhouse gas neutral by proposing new CO2 allowance strategies. Moreover, the regional differences in Germany will be discussed, their role and impact on the energy transition, and which regions and states will drive the renewable energy utilization forward.
Following a scenario-based analysis, the results point out the major keystones of the energy transition path from 2020 to 2050. Solar, onshore wind, and gas-fired power plants will play a fundamental role in the future electricity systems. Biomass, run of river, and offshore wind technologies will be utilized in the system as base-load generation technologies. Solar and onshore wind will be installed almost everywhere in Germany. However, due to the nature of Germany’s weather and geographical features, the southern and northern regions will play a more important role in the energy transition.
Higher CO2 allowance costs will help achieve the 1.5-degree-target of the electricity system and will allow for a rapid transition. Moreover, the more expensive, and the earlier the CO2 tax is applied to the system, the less it will cost for the energy transition, and the more emissions will be saved throughout the transition period. An earlier phase-out of coal power plants is not necessary with high CO2 taxes, due to the change in power plant’s unit commitment, as they prioritize gas before coal power plants. Having moderate to low CO2 allowance cost or no clear transition policy will be more expensive and the CO2 budget will be exceeded. Nonetheless, even with no policy, renewables still dominate the energy mix of the future.
However, maintaining the maximum historical installation rates of both national and regional levels, with the current emissions reduction strategy, will not be enough to reach the level of climate-neutral electricity system. Therefore, national and regional installation requirements to achieve the federal government emission reduction goals are determined. Energy strategies and decision makers will have to resolve great challenges in order to stay in line with the 1.5-degree-target.
An import ban of Russian energy sources to Germany is currently being increasingly discussed. We want to support the discussion by showing a way how the electricity system in Germany can manage low energy imports in the short term and which measures are necessary to still meet the climate protection targets. In this paper, we examine the impact of a complete stop of Russian fossil fuel imports on the electricity sector in Germany, and how this will affect the climate coals of an earlier coal phase-out and climate neutrality by 2045.
Following a scenario-based analysis, the results gave a point of view on how much would be needed to completely rely on the scarce non-renewable energy resources in Germany. Huge amounts of investments would be needed in order to ensure a secure supply of electricity, in both generation energy sources (RES) and energy storage systems (ESS). The key findings are that a rapid expansion of renewables and storage technologies will significantly reduce the dependence of the German electricity system on energy imports. The huge integration of renewable energy does not entail any significant imports of the energy sources natural gas, hard coal, and mineral oil, even in the long term. The results showed that a ban on fossil fuel imports from Russia outlines huge opportunities to go beyond the German government's climate targets, where the 1.5-degree-target is achieved in the electricity system.
Diese Arbeit befasst sich mit der Redigitalisierung von ausgedruckten Architektur-zeichnungen mit möglichst einfachen Mitteln. So sollen Fotos von herkömmlichen Smartphones die Grundlage für die Extraktion von Maßstab und Raumgeometrien sein.
Der erste der drei Schritte, die das Foto dabei durchläuft, ist die Beseitigung von perspektivischen Verzerrungen (Rektifizierung). Die hierfür benötigten Punkte werden durch ein, in dieser Arbeit trainiertes, Convolutional Neural Network (CNN) detektiert. Die so ermittelten Positionen stellen im zweiten Schritt, der Ermittlung eines Maßstabes, die Grundlage für das Auslesen der Maßzahlen mittels optical character recognition (OCR) dar. Da Räume nicht als solche in Bauzeichnungen eingezeichnet sind, werden im letzten Schritt, zuerst Wände, Türen und Fenster, durch mehrere mathematische Faltungen (convolutions) lokalisiert und innerhalb dieser Elemente, mittels wachsender Regionen, nach Räumen und Fluren gesucht.
Nach dem ein Foto diese Schritte durchlaufen hat, werden die ermittelten Geometrien sowie der Maßstab in einer Liste abgespeichert und im rektifizierten Bild, zusammen mit den berechneten Flächeninhalten, visualisiert. So kann ein Anwender schnell und einfach den Erfolg des Programmoutputs beurteilen.
Eine Versuchsreihe mit einigen Fotos ergab, dass ein Schattenwurf auf dem Papierplan bei Aufnahme des Lichtbildes zu vermeiden ist, da dieser sowohl bei der Auswertung durch das CNN, als auch innerhalb des OCR-Vorgangs zu Problemen führt, die in einigen Fällen eine Rektifizierung oder Maßstabsermittlung verhinderten.
Bei den übrigen fünf Fotos wurden durchschnittlich 31,8 von 32 Räumen detektiert, dabei wurde zwischen zwei und zwölf mal fälschlicherweise die Fensterbank als Fußboden detektiert. Die Standardabweichung der Flächeninhalte aller Räume betrug dabei 0,66 m², werden nur die Räume betrachtet, bei denen die Fensterbank korrekt erkannt wurde, beträgt die Standardabweichung lediglich 0,25 m².
Insgesamt werden die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse als „gut“ eingestuft, es bleiben jedoch auch einige Optimierungsmöglichkeiten an verschiedenen Stellen, besonders bei der Suche nach Räumen, bestehen.
To deal with frequent power outages in developing countries, people turn to solutions like uninterruptible power supply (UPS), which stores electric energy during normal operating hours and use it to meet energy needs during rolling blackout intervals. Locally produced UPSs of poorer power quality are widely accessible in the marketplaces, and they have a negative impact on power quality. The charging and discharging of the batteries in these UPSs generate significant amount of power losses in weak grid environments. The Smart-UPS is our proposed smart energy metering (SEM) solution for low voltage consumers that is provided by the distribution company. It does not require batteries, therefore there is no power loss or harmonic distortion due to corresponding charging and discharging. Through load flow and harmonic analysis of both traditional UPS and Smart-UPS systems on ETAP, this paper examines their impact on the harmonics and stability of the distribution grid. The simulation results demonstrate that Smart-UPS can assist fixing power quality issues in a developing country like Pakistan by providing cleaner energy than the battery-operated traditional UPSs.
Due to its potential in improving the efficiency of energy supply, smart energy metering (SEM) has become an area of interest with the surge in Internet of Things (IoT). SEM entails remote monitoring and control of the sensors and actuators associated with the energy supply system. This provides a flexible platform to conceive and implement new data driven Demand Side Management (DSM) mechanisms. The IoT enablement allows the data to be gathered and analyzed at requisite granularity. In addition to efficient use of energy resources and provisioning of power, developing countries face an additional challenge of temporal mismatch in generation capacity and load factors. This leads to widespread deployment of inefficient and expensive Uninterruptible Power Supply (UPS) solutions for limited power provisioning during resulting blackouts. Our proposed “Soft-UPS” allows dynamic matching of load and generation through a combination of managed curtailment. This eliminates inefficiencies in the energy and power value chain and allows a data-driven approach to solving a widespread problem in developing countries, simultaneously reducing both upfront and running costs of conventional UPS and storage. A scalable and modular platform is proposed and implemented in this paper. The architecture employs “WiMODino” using LoRaWAN with a “Lite Gateway” and SQLite repository for data storage. Role based access to the system through an android application has also been demonstrated for monitoring and control.
BACKGROUND
Various neutral and alkaline peptidases are commercially available for use in protein hydrolysis under neutral to alkaline conditions. However, the hydrolysis of proteins under acidic conditions by applying fungal aspartic peptidases (FAPs) has not been investigated in depth so far. The aim of this study, thus, was to purify a FAP from the commercial enzyme preparation, ROHALASE® BXL, determine its biochemical characteristics, and investigate its application for the hydrolysis of food and animal feed proteins under acidic conditions.
RESULTS
A Trichoderma reesei derived FAP, with an apparent molecular mass of 45.8 kDa (sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis; SDS-PAGE) was purified 13.8-fold with a yield of 37% from ROHALASE® BXL. The FAP was identified as an aspartate protease (UniProt ID: G0R8T0) by inhibition and nano-LC-ESI-MS/MS studies. The FAP showed the highest activity at 50°C and pH 4.0. Monovalent cations, organic solvents, and reducing agents were tolerated well by the FAP. The FAP underwent an apparent competitive product inhibition by soy protein hydrolysate and whey protein hydrolysate with apparent Ki-values of 1.75 and 30.2 mg*mL−1, respectively. The FAP showed promising results in food (soy protein isolate and whey protein isolate) and animal feed protein hydrolyses. For the latter, an increase in the soluble protein content of 109% was noted after 30 min.
CONCLUSION
Our results demonstrate the applicability of fungal aspartic endopeptidases in the food and animal feed industry. Efficient protein hydrolysis of industrially relevant substrates such as acidic whey or animal feed proteins could be conducted by applying fungal aspartic peptidases. © 2022 Society of Chemical Industry.
An Overview of Technologies for Improving Storage Efficiency in Blockchain-Based IIoT Applications
(2022)
Since the inception of blockchain-based cryptocurrencies, researchers have been fascinated with the idea of integrating blockchain technology into other fields, such as health and manufacturing. Despite the benefits of blockchain, which include immutability, transparency, and traceability, certain issues that limit its integration with IIoT still linger. One of these prominent problems is the storage inefficiency of the blockchain. Due to the append-only nature of the blockchain, the growth of the blockchain ledger inevitably leads to high storage requirements for blockchain peers. This poses a challenge for its integration with the IIoT, where high volumes of data are generated at a relatively faster rate than in applications such as financial systems. Therefore, there is a need for blockchain architectures that deal effectively with the rapid growth of the blockchain ledger. This paper discusses the problem of storage inefficiency in existing blockchain systems, how this affects their scalability, and the challenges that this poses to their integration with IIoT. This paper explores existing solutions for improving the storage efficiency of blockchain–IIoT systems, classifying these proposed solutions according to their approaches and providing insight into their effectiveness through a detailed comparative analysis and examination of their long-term sustainability. Potential directions for future research on the enhancement of storage efficiency in blockchain–IIoT systems are also discussed.
In this paper, a concept for an anthropomorphic replacement hand cast with silicone with an integrated sensory feedback system is presented. In order to construct the personalized replacement hand, a 3D scan of a healthy hand was used to create a 3D-printed mold using computer-aided design (CAD). To allow for movement of the index and middle fingers, a motorized orthosis was used. Information about the applied force for grasping and the degree of flexion of the fingers is registered using two pressure sensors and one bending sensor in each movable finger. To integrate the sensors and additional cavities for increased flexibility, the fingers were cast in three parts, separately from the rest of the hand. A silicone adhesive (Silpuran 4200) was examined to combine the individual parts afterwards. For this, tests with different geometries were carried out. Furthermore, different test series for the secure integration of the sensors were performed, including measurements of the registered information of the sensors. Based on these findings, skin-toned individual fingers and a replacement hand with integrated sensors were created. Using Silpuran 4200, it was possible to integrate the needed cavities and to place the sensors securely into the hand while retaining full flexion using a motorized orthosis. The measurements during different loadings and while grasping various objects proved that it is possible to realize such a sensory feedback system in a replacement hand. As a result, it can be stated that the cost-effective realization of a personalized, anthropomorphic replacement hand with an integrated sensory feedback system is possible using 3D scanning and 3D printing. By integrating smaller sensors, the risk of damaging the sensors through movement could be decreased.
Linear acceleration is a key performance determinant and major training component of many sports. Although extensive research about lower limb kinetics and kinematics is available, consistent definitions of distinctive key body positions, the underlying mechanisms and their related movement strategies are lacking. The aim of this ‘Method and Theoretical Perspective’ article is to introduce a conceptual framework which classifies the sagittal plane ‘shin roll’ motion during accelerated sprinting. By emphasising the importance of the shin segment’s orientation in space, four distinctive key positions are presented (‘shin block’, ‘touchdown’, ‘heel lock’ and ‘propulsion pose’), which are linked by a progressive ‘shin roll’ motion during swing-stance transition. The shin’s downward tilt is driven by three different movement strategies (‘shin alignment’, ‘horizontal ankle rocker’ and ‘shin drop’). The tilt’s optimal amount and timing will contribute to a mechanically efficient acceleration via timely staggered proximal-to-distal power output. Empirical data obtained from athletes of different performance levels and sporting backgrounds are required to verify the feasibility of this concept. The framework presented here should facilitate future biomechanical analyses and may enable coaches and practitioners to develop specific training programs and feedback strategies to provide athletes with a more efficient acceleration technique.
On a regular basis, we hear of well-known online services that have been abused or compromised as a result of data theft. Because insecure applications jeopardize users' privacy as well as the reputation of corporations and organizations, they must be effectively secured from the outset of the development process. The limited expertise and experience of involved parties, such as web developers, is frequently cited as a cause of risky programs. Consequently, they rarely have a full picture of the security-related decisions that must be made, nor do they understand how these decisions affect implementation accurately.
The selection of tools and procedures that can best assist a certain situation in order to protect an application against vulnerabilities is a critical decision. Regardless of the level of security that results from adhering to security standards, these factors inadvertently result in web applications that are insufficiently secured. JavaScript is a language that is heavily relied on as a mainstream programming language for web applications with several new JavaScript frameworks being released every year.
JavaScript is used on both the server-side in web applications development and the client-side in web browsers as well.
However, JavaScript web programming is based on a programming style in which the application developer can, and frequently must, automatically integrate various bits of code from third parties. This potent combination has resulted in a situation today where security issues are frequently exploited. These vulnerabilities can compromise an entire server if left unchecked. Even though there are numerous ad hoc security solutions for web browsers, client-side attacks are also popular. The issue is significantly worse on the server side because the security technologies available for server-side JavaScript application frameworks are nearly non-existent.
Consequently, this thesis focuses on the server-side aspect of JavaScript; the development and evaluation of robust server-side security technologies for JavaScript web applications. There is a clear need for robust security technologies and security best practices in server-side JavaScript that allow fine-grained security.
However, more than ever, there is this requirement of reducing the associated risks without hindering the web application in its functionality.
This is the problem that will be tackled in this thesis: the development of secure security practices and robust security technologies for JavaScript web applications, specifically, on the server-side, that offer adequate security guarantees without putting too many constraints on their functionality.
When people with hearing loss are provided with different devices in each ear, these devices usually have different processing latencies. This leads to static temporal offsets between both ears in the order of several milliseconds. This thesis measured effects of such offsets in stimulation timing on mechanisms of binaural hearing, such as sound localization and speech understanding in noise in hearing-impaired and normal-hearing listeners.
In asymmetric treatment of hearing loss, processing latencies of the modalities typically differ. This often alters the reference interaural time difference (ITD) (i.e., the ITD at 0° azimuth) by several milliseconds. Such changes in reference ITD have shown to influence sound source localization in bimodal listeners provided with a hearing aid (HA) in one and a cochlear implant (CI) in the contralateral ear. In this study, the effect of changes in reference ITD on speech understanding, especially spatial release from masking (SRM) in normal-hearing subjects was explored. Speech reception thresholds (SRT) were measured in ten normal-hearing subjects for reference ITDs of 0, 1.75, 3.5, 5.25 and 7 ms with spatially collocated (S0N0) and spatially separated (S0N90) sound sources. Further, the cues for separation of target and masker were manipulated to measure the effect of a reference ITD on unmasking by A) ITDs and interaural level differences (ILDs), B) ITDs only and C) ILDs only. A blind equalization-cancellation (EC) model was applied to simulate all measured conditions. SRM decreased significantly in conditions A) and B) when the reference ITD was increased: In condition A) from 8.8 dB SNR on average at 0 ms reference ITD to 4.6 dB at 7 ms, in condition B) from 5.5 dB to 1.1 dB. In condition C) no significant effect was found. These results were accurately predicted by the applied EC-model. The outcomes show that interaural processing latency differences should be considered in asymmetric treatment of hearing loss.
The increase of the Internet of Things (IoT) calls for secure solutions for industrial applications. The security of IoT can be potentially improved by blockchain. However, blockchain technology suffers scalability issues which hinders integration with IoT. Solutions to blockchain’s scalability issues, such as minimizing the computational complexity of consensus algorithms or blockchain storage requirements, have received attention. However, to realize the full potential of blockchain in IoT, the inefficiencies of its inter-peer communication must also be addressed. For example, blockchain uses a flooding technique to share blocks, resulting in duplicates and inefficient bandwidth usage. Moreover, blockchain peers use a random neighbor selection (RNS) technique to decide on other peers with whom to exchange blockchain data. As a result, the peer-to-peer (P2P) topology formation limits the effective achievable throughput. This paper provides a survey on the state-of-the-art network structures and communication mechanisms used in blockchain and establishes the need for network-based optimization. Additionally, it discusses the blockchain architecture and its layers categorizes existing literature into the layers and provides a survey on the state-of-the-art optimization frameworks, analyzing their effectiveness and ability to scale. Finally, this paper presents recommendations for future work.
The present document is aimed to propose a suitable thermal model for the cooling down process of a one piston air cooled reciprocating compressor. In order to achieve this, a thermographic camera is used to record the temperature of different measuring points throughout different operating conditions. This data is later analyzed, with statistical tools and graphical visualization. The thermal phenomena present in the thermal process is characterized according to the compressors' geometry. Finally, using the analysis and taking into consideration the thermal phenomena the optimal thermal model is selected. This paper belongs to a bigger project and the last step is to simulate the compressor and the accuracy of the proposed model.
Durch ein wachsendes Bewusstsein für soziale und nachhaltige Konflikte spielt verantwortungsvolles unternehmerisches Handeln eine zunehmend große Rolle für potenzielle Kund*innen. Viele Unternehmen entscheiden sich daher für Corporate-Social-Responsibility-Marketing: Sie greifen wichtige gesellschaftliche Themen in ihren Kampagnen auf. Nicht immer steckt dahinter ein edles Motiv. Wirtschaftliches Interesse steht häufig über ethischem Antrieb. Doch in einigen Fällen durchschauen Kund*innen diese Irreführung.
Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Analyse der Auswirkungen von unglaubwürdigem Corporate-Social-Responsibility-Marketing auf die Kaufbereitschaft von Studierenden. Die Untersuchung wird anhand des Unternehmens Nike durchgeführt. Hierfür wird den Proband*innen zunächst ein Corporate-Social-Responsibility-Werbespot von Nike gezeigt. Anschließend wird ihnen ein Skandal präsentiert, der eben diesen Werbespot als reine Marketing-Masche enttarnt. Zwischenzeitlich wird die Kaufbereitschaft der Studierenden mit einem Fragebogen gemessen. Zusätzlich werden die Teilnehmer*innen zu ihren Gedanken und Gefühlen befragt, die Kampagne und Skandal hinterlassen.
Aus dem Experiment ging hervor, dass die Teilnehmer*innen nach der Präsentation des Skandals eine signifikant niedrigere Kaufbereitschaft zeigten. Außerdem wurde ein leicht erhöhtes Interesse an Nikes Tätigkeiten als Sponsor ermittelt. Mehr als die Hälfte der Befragten äußerten zudem ihre Enttäuschung und einen veränderten Blick auf das Unternehmen Nike.
Synthesizing voice with the help of machine learning techniques has made rapid progress over the last years. Given the current increase in using conferencing tools for online teaching, we question just how easy (i.e. needed data, hardware, skill set) it would be to create a convincing voice fake. We analyse how much training data a participant (e.g. a student) would actually need to fake another participants voice (e.g. a professor). We provide an analysis of the existing state of the art in creating voice deep fakes and align the identified as well as our own optimization techniques in the context of two different voice data sets. A user study with more than 100 participants shows how difficult it is to identify real and fake voice (on avg. only 37% can recognize a professor’s fake voice). From a longer-term societal perspective such voice deep fakes may lead to a disbelief by default.
Schluckspecht project
(2022)
Modelbasierte Zustandsschätzung elektrischer Betriebsmittel der Mittel- und Niederspannungsebenen
(2022)
Im Projekt MOBCOM wird ein neues Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektrischen Betriebsmitteln in Niederspannungsnetzen und Anlagen entwickelt. Mittels PLC (power line communication) Technologie werden hochfrequente transiente Vorgänge auf dem Stromkanal und dessen Übertragungseigenschaften erfasst und bewertet.
In dem Abschlussbericht wird ein Prototyp für Powerline-Kommunikation zur Netzüberwachung beschrieben. Der Prototyp basiert auf einem PLC-Empfänger, welcher den Kanal misst, um so Informationen über den PLC-Kanal und den aktuellen Zustand des Stromnetzes zu erhaltet. Der PLC-Empfänger verwendet das Kommunikationssignal, um eine genaue Schätzung des Stromkanals zu erhalten und liefert Informationen zur Erkennung von Teilentladungen und anderen Anomalien im Netz. Diese Überwachung des Stromnetzes macht sich die bestehende PLC-Infrastruktur zunutze und verwendet die ohnehin übertragenen Datensignale, um eine Echtzeitmessung der Kanalübertragungsfunktion und des empfangenen Rauschsignals zu erhalten. Da dieses Signal im Vergleich zu einfacheren Messsensoren mit einer hohen Abtastrate abgetastet wird, enthält es wertvolle Informationen über mögliche Beeinträchtigungen im Netz, die behoben werden müssen. Während die Kanalmessungen auf einem empfangenen PLC-Signal beruhen, können Informationen über Teilentladungen oder andere Störquellen allein durch einen PLC-Empfänger gesammelt werden, d. h. ohne eine PLC-Übertragung. Es wurde ein Prototyp auf Basis von Software Defined Radio entwickelt, der die gleichzeitige Kommunikation und Erfassung für ein Stromnetz implementiert.
Dort, wo Modelle der operativen Energiesystemanalyse untereinander Überschneidungen aufweisen, stellt sich zunächst die Frage, ob sie bei gleichgearteten Fragestellungen auch die gleichen Antworten liefern. Dies zu beantworten war erstes Ziel des hier beschriebenen Vorhabens. Das zweite Ziel war, im Falle von Differenzen zu ermitteln, worin diese begründet liegen. Es waren nicht nur die Modelle selbst, sondern auch das methodische Vorgehen zur Modellerstellung und Simulation in Betracht zu ziehen. Die darauf aufbauende Identifikation von individuellen Optimierungspotenzialen war das dritte Ziel. Da die operative Energiesystemanalyse noch ein recht junger Forschungsbereich ist, existiert darüber hinaus Klärungsbedarf, welches Modell sich für welche Untersuchungen besonders eignet und welches methodische Vorgehen sich empfiehlt. Die Beantwortung dieser Fragen stellte das vierte Ziel des Vorhabens dar.
Simulation based studies for operational energy system analysis play a significant role in evaluation of various new age technologies and concepts in the energy grid. Various modelling approaches already exist and in this original paper, four models representing these approaches are compared in two real-world hybrid energy system scenarios. The models, namely TransiEnt, µGRiDS, and OpSim (including pandaprosumer and mosaic) are classified into component-oriented or system-oriented approaches as deduced from the literature research. The methodology section describes their differences under standard conditions and the necessary parameterization for the purpose of creating a framework facilitating a closest possible comparison. A novel methodology for scenario generation is also explained. The results help to quantify primary differences in these approaches that are also identified in literature and qualify the influence of the accuracy of the models for application in a system-wide analysis. It is shown that a simplified model may be sufficient for the system-oriented approach especially when the objective is an optimization-based control or planning. However, from a field level operational point of view, the differences in the time series signify the importance of the component-oriented approaches.
Patienten mit neurologischen Erkrankungen, die Auswirkungen auf die Muskelaktivität der unteren Extremitäten haben, leiden oft an Gangstörungen in der Schwung- und Standphase. Um diesen Gangstörungen entgegenzuwirken und einzelne Muskeln zu unterstützen oder zu ersetzen, stellt die Versorgung mit Unterschenkelorthesen eine Behandlungsoption dar. Den Ärzten steht dabei eine Vielzahl an Orthesentypen mit verschiedenen mechanischen Eigenschaften zur Verfügung. Zur Beurteilung der Wirksamkeit einer Orthesenversorgung werden dreidimensionale Ganganalysen mit und ohne Orthese durchgeführt. Die Entscheidungsfindung wird durch eine Simulation des Bewegungsapparates, dem muskuloskelettalen Modelling, unterstützt. Aus den Messdaten der Ganganalyse mit Orthese wird mittels der inversen Dynamik auf die bewegungserzeugenden Muskelkräfte im Körper zurückgerechnet. Der-zeit wird das Gesamtmoment um das Sprunggelenk in die Berechnung mit einbezogen, welches sich aus dem internen Moment, erzeugt von Muskeln, Sehnen und Bändern der unteren Extremitäten des Patienten und dem externen Orthesenmoment zusammensetzt. Durch eine isolierte Ermittlung des Unterstützungsmoments einer Unterschenkelorthese kann durch das muskuloskelettale Modelling eine genauere Aussage über die Auswirkungen einer Unterschenkelorthese auf die Muskelaktivität der unteren Extremitäten und die Funktionalität des Bewegungsapparates des Patienten getroffen werden. Zur Bestimmung des Orthesenmoments wird die Rotationssteifigkeit, die wichtigste mechanische Eigenschaft einer Unterschenkelorthese mithilfe einer Testvorrichtung gemessen. Denn diese beschreibt das Widerstandsmoment der Orthese, das sie bei der Deformation in Plantar- oder Dorsalflexion er-zeugt, um eine gewisse Biegung um die Sprunggelenksachse freizugeben. Die Literaturrecherche ergibt, dass die Rotationssteifigkeit einer Unterschenkelorthese auf einem Prüfstand mit einem physischen Ersatzbeinmodell zur Fixierung der Orthese gemessen wird. In der bestehenden Testvorrichtung am Kinderspital Basel werden die Orthesen allerdings ohne Ersatzbeinmodell untersucht. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Ermittlung der Eignung der bestehenden Vorrichtung ohne Ersatzbeinmodell zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit. Dazu werden eine steife und drei Karbonfederorthesen auf der Testvorrichtung und am Bein eines gesunden Probanden in vergleichbaren Auslenkungen gemessen. Die Bewegung der Orthese wird mittels dreidimensionalem markerbasiertem Kameramesssystem aufgenommen und die kinetischen Daten über dreidimensionale Kraftmessplatten erfasst.
Für den Vergleich der beiden Testkonditionen werden drei Parameter definiert. Der Erste ist das Deformationsmaß der Orthese. Dieses beschreibt die Deformationslinie des Orthesenschafts in Sagittalebene. Der Vergleich zeigt, dass dieses bei allen getesteten Orthesentypen in starkem Maß zwischen beiden Testkonditionen variiert und damit nicht vergleichbar ist. Der zweite Parameter ist die Betrachtung eines vereinfachten Modells für das Verhalten des Rotationspunkts in der Sagittalebene, um den der Orthesenschaft bei der Verformung rotiert. Hierzu werden Geraden durch die Marker des Schafts und des Fußes gelegt und deren Schnittpunktverhalten bei der Deformation analysiert. Die Bewegung des Schnittpunkts variiert je nach Testkondition, jedoch wird das Maß der Bewegung im Vergleich zu anderen Einflussfaktoren als vernachlässigbar eingestuft. Hier gleichen sich somit die beiden Testkonditionen. Der dritte Parameter ist die Rotationssteifigkeit der Orthese. Hierzu werden mit den Kraftmessplatten die Kräfte gemessen und mit den Positionsdaten der Marker ein Hebelarm und der Deformationswinkel definiert. Die ermittelten Daten weichen zwischen den Testkonditionen in großem Maß voneinander ab. Eine direkte Aussage über die Eignung der Testvorrichtung kann nicht getroffen werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Messung am Bein des Probanden keine realistischen und da-mit verwertbaren Messdaten zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit liefert. Schlussfolgernd sind die Messdaten beider Testkonditionen mit den angewandten Mess- und Berechnungsmethoden nicht vergleichbar. Die Eignung der Testvorrichtung lässt sich somit nur bedingt beurteilen. Einerseits liefert der Aufbau der Vorrichtung und die Messdurchführung Messda-ten zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit, andererseits kann noch keine Aussage darüber getroffen werden, ob die Messdaten zu einer qualitativen Ermittlung der Rotationssteifigkeit der Orthese führen können. In zukünftigen Studien muss die Messung am Bein des Proban-den optimiert werden, um Referenzwerte für die Messung auf der Testvorrichtung bereitstellen zu können.
In dieser Abschlussarbeit wurden die vorgenommen Ziele seitens der Projektaufgabe im Rahmen der Bachelor-Thesis erfüllt. Hierbei wurde der Ist-Zustand des UniAuSter´s aufgenommen und technisch hinterfragt. Zusätzlich wurden die Grenzen der mechanischen Lösung aufgezeigt und mögliche Ursachen erläutert.
Des Weiteren konnten auf Grundlage der Berechnungen die Taktzeiten bestimmt und daraufhin über die Recherche eine Auswahl des Magnetventils getroffen werden, welches den zuvor ermittelten Anforderungen entspricht. Diese sind zum einen die einfache Anpassung der Taktgeschwindigkeit über eine Maschinensteuerung und die Möglichkeit, bis zu 30.000 Flaschen pro Stunde auszuschleusen.
Der vorgegebene maximale Bauraum, wurde trotz zusätzlich erforderlichen Komponenten nicht überschritten. Hierbei wurden Lösungen in der elektrischen sowie der pneumatischen Versorgung entwickelt. Weiterführend kann durch den Ringverteiler eine optimale Druckluftversorgung durch den integrierten Druckregler realisiert werden, Er ist durch seine Konstruktionsweise für die Anlage kein Störfaktor, sondern dient zusätzlich als Verschlauchungsführung.
Für den weiteren Verlauf des Projekts werden die konstruierten Komponenten weiter ausgearbeitet und die noch nicht vorhandenen technischen Zeichnungen erstellt . Zusätzlich wird eine endgültige Lösung für die Signalverarbeitung der Magnetventile über eine elektrische Drehdurchführung entwickelt. Um die gesamte Konstruktion auf ihre Funktion prüfen zu können, wird von der Hochschule Offenburg zusammen mit dem Projektpartner Kematec, ein Prototyp in naher Zukunft erstellt.
Die Analyse von biomechanischen Parametern erlangt in der Sportwissenschaft und der Biomechanik eine immer größere Bedeutung. Daraus entwickelten sich mit der Zeit neue Analysemethoden, die sich zum Ziel gesetzt haben, eine bessere, schnellere und einfachere Analyse der biomechanischen Parameter zu ermöglichen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es zu evaluieren, ob die Sensor-Technologie für die Analyse von biomechanischen Parametern im Bereich des Skisprungs und Skilanglaufs eingesetzt werden kann und dabei einen Vorteil gegenüber den derzeitig verwendeten Analysemethoden mit sich bringt. Dabei soll ein Lösungskonzept entwickelt werden, welches gezielt die Geschwindigkeiten und Zeiten, im Skisprung und Skilanglauf analysieren kann.
Für die Auswahl der Sensoren, wurden zu Beginn Randbedingungen festgelegt, die ein Sensor erfüllen muss, um für den Einsatz im Skisprung und Langlauf geeignet zu sein. Dabei stehen vor allem die Outdoorfähigkeit, Scanfrequenz und die Reichweite im Fokus der Evaluierung. Auf Basis der Randbedingungen wurden diese mit den Eigenschaften der Sensoren verglichen und eine Vorauswahl getroffen. Dabei kam man zu dem Ergebnis, dass fünf Sensoren für den Einsatz im Skisprung und Skilanglauf geeignet sind. Die Sensoren kommen jeweils aus dem Bereich der LiDAR- (light detection and ranging), RFID- (Radio-Frequency Identification), und Radar-Technologie. Im Anschluss wurde für jeden Sensor ein Lösungskonzept zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und Zeiten, unabhängig von dem zu messenden Objekt, erstellt und abschließend auf ihre Verwendbarkeit im Skisprung und Skilanglauf bewertet. Dadurch stellte sich heraus, dass die Kombination aus einem LiDAR-Sensor (LMS5xx) und einem RFID-Sensor (RFU63x) am besten für den Skilanglauf geeignet ist. Für die Verwendung im Skisprung zeigte sich ebenfalls eine Kombination aus dem RFID-Sensor (RFU63x) und einem Radar-Sensor (RMS1000) als bestmögliches Lösungskonzept zur Analyse von Geschwindigkeiten und Zeiten.
Die Arbeit hat gezeigt, dass die Sensor-Technologie in Zukunft eine schnellere, unabhängigere und einfache Methode zur Analyse von biomechanischen Parametern ermöglicht. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es sich um eine theoretische Untersuchung handelt, welche als Vorlage für weitere Untersuchungen dienen soll.
Das duale Krankenversicherungssystem, mit der Gesetzlichen und Privaten Krankenversicherung (GKV und PKV), ist sehr heterogen, und beide agieren in einem unterschiedlichen komplexen rechtlichen und strukturellen Rahmen. In der GKV sind rund 90 % der Bevölkerung versichert. Der folgende Beitrag zum Kundenmanagement in Krankenversicherungen fokussiert daher die GKV. Viele Maßnahmen des Kundenmanagements, insbesondere bezüglich der Services, haben jedoch trotz der unterschiedlichen Rahmenbedingungen sowohl in der GKV als auch in der PKV Relevanz und werden von Marktteilnehmern beider Systeme ergriffen.
Printmedien befinden sich in der Krise. Durch die Fülle an frei zugänglichen Inhalten im Internet, verlieren immer mehr Printmedien an Leser. Mediale Inhalte sind nicht mehr nur über die klassischen Vertriebskanäle abrufbar, sondern auch digital. Dennoch zeigen hohe Reichweiten, dass Zeitungen und Zeitschriften noch eine Relevanz am deutschen Markt besitzen.
In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie sich der Markt in den letzten 15 Jahren verändert hat. Durch die Digitalisierung entstehen neue Märkte und Endgeräte, wodurch sich neue crossmediale Medienangebote bilden. Die Rolle der Printmedien hat sich verändert und das Internet wird bereits von vielen Unternehmen als zusätzlicher Medienkanal für die Distribution von Druckprodukten genutzt. Anhand des Magazins GEO wird die Veränderung des Printproduktes Zeitschrift verdeutlicht. Wie haben sich die Auflagen und Reichweiten entwickelt? Es wird ebenfalls beleuchtet, inwieweit sich die Zugänglichkeit und Darstellung des Produktes verändert hat.
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der künstlerischen Selbstvermarktung im Neuzeitalter. Am Beispiel eines selbst produzierten Songs und dessen Selbstvermarktung analysiert und bewertet die Arbeit, ob Social Media jungen Künstler*innen mehr Erfolgschancen bieten kann und bildet einen Leitfaden für selbstvermarktende Musiker*innen.
Dabei wird auch die sich weiterentwickelnde Digitalisierung aufgegriffen, die Künstler*innen neue Vermarktungsmöglichkeiten gebracht hat. Die klassischen Major Labels, die Säulen der Musikindustrie, werden zusammenfassend vorgestellt.
Der Selbstvermarktungsweg wird in dieser Arbeit in folgende Ebenen aufgeteilt: On- und offline Kommunikationspolitik, Produktpolitik sowie Preis- und Distributionspolitik. Anhand der praktischen Umsetzung des selbst produzierten Songs, werden die erwähnten Vermarktungsmöglichkeiten nach Funktionalität getestet und im abschließenden Fazit ausgewertet.
Um ein neues System zur Korrektur des Tool Center Points des Roboterwerkzeugs zu finden, wurde diese Bachelorarbeit von der Firma Badische Staal Enginering angeboten. Das Ziel ist es, die Position und den Winkel des TCP1 des an den Roboter angebrachten Tools zu korrigieren, basierend auf dem Messergebnis des TCP. Für diese Arbeit wurde eine Roboterstation bereitgestellt, die auch mit einer Triangulationskamera ausgestattet war.
Nach einer Analyse und Entwicklung des Systems wurde ein Programm erstellt, das Bewegungen, Messungen und Berechnungen kombiniert. Sobald dieses Korrektursystem entwickelt ist, wird eine Testbasis an die Projektbedingungen angepasst, um seine Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit unter realen Bedingungen zu testen. Diese Arbeit wird in der Testumgebung der Halle der BSW2 Anlagenbau und Ausbildung GmbH durchgeführt.
The majority of anterior cruciate ligament (ACL) injuries in team sports are non-contact injuries, with cutting maneuvers identified as high-risk tasks. Young female handball players have been shown to be at greater risk for ACL injuries than males. One risk factor for ACL injuries is the magnitude of the knee abduction moment (KAM). Cutting technique variables on foot placement, overall approach and knee kinematics have been shown to influence the KAM. Since injury risk is believed to increase with increasing task complexity, the purpose of the study was to test the effect of task complexity on technique variables that influence the KAM in female handball players during fake-and-cut tasks.
The purpose of this study was to 1) compare knee joint kinematics and kinetics of fake-and-cut tasks of varying complexity in 51 female handball players and 2) present a case study of one athlete who ruptured her ACL three weeks post data collection. External knee joint moments and knee joint angles in all planes at the instance of the peak external knee abduction moment (KAM) as well as moment and angle time curves were analyzed. Peak KAMs and knee internal rotation moments were substantially higher than published values obtained during simple change-of-direction tasks and, along with flexion angles, differed significantly between the tasks. Introducing a ball reception and a static defender increased joint loads while they partially decreased again when anticipation was lacking. Our results suggest to use game-specific assessments of injury risk while complexity levels do not directly increase knee loading. Extreme values of several risk factors for a post-test injured athlete highlight the need and usefulness of appropriate screenings.
Young female handball players represent a high-risk population for anterior cruciate ligament (ACL) injuries. While the external knee abduction moment (KAM) is known to be a risk factor, it is unclear how cutting technique affects KAMs in sport-specific cutting maneuvers. Further, the effect of added game specificity (e.g., catching a ball or faking defenders) on KAMs and cutting technique remains unknown. Therefore, this study aimed: (i) to test if athletes grouped into different clusters of peak KAMs produced during three sport-specific fake-and-cut tasks of different complexities differ in cutting technique, and (ii) to test whether technique variables change with task complexity. Fifty-one female handball players (67.0 ± 7.7 kg, 1.70 ± 0.06 m, 19.2 ± 3.4 years) were recruited. Athletes performed at least five successful handball-specific sidestep cuts of three different complexities ranging from simple pre-planned fake-and-cut maneuvers to catching a ball and performing an unanticipated fake-and-cut maneuver with dynamic defenders. A k-means cluster algorithm with squared Euclidean distance metric was applied to the KAMs of all three tasks. The optimal cluster number of koptimal = 2 was calculated using the average silhouette width. Statistical differences in technique variables between the two clusters and the tasks were analyzed using repeated-measures ANOVAs (task complexity) with nested groupings (clusters). KAMs differed by 64.5%, on average, between clusters. When pooling all tasks, athletes with high KAMs showed 3.4° more knee valgus, 16.9% higher downward and 8.4% higher resultant velocity at initial ground contact, and 20.5% higher vertical ground reaction forces at peak KAM. Unlike most other variables, knee valgus angle was not affected by task complexity, likely due to it being part of inherent movement strategies and partly determined by anatomy. Since the high KAM cluster showed higher vertical center of mass excursions and knee valgus angles in all tasks, it is likely that this is part of an automated motor program developed over the players' careers. Based on these results, reducing knee valgus and downward velocity bears the potential to mitigate knee joint loading and therefore ACL injury risk.
Die Musik-, Kunst- und Kulturszene ist vielfältig und lebt von Individualität. An der Diskussionsrunde zum Thema „Überlebensstrategien während der Pandemie“ nehmen die Musiker*innen Lindy Huppertsberg, Pat Appleton, Martin Verdonk, Tommy Baldu und Markus Birkle am 10.05.2021 teil. Die Teilnehmer*innen der Diskussionsrunde erwirtschaften ihr Einkommen primär über Konzertgagen und sind als freischaffende Musiker*innen etabliert und erfolgreich in der Musikwelt tätig. Trotz großer Übereinstimmungen werden Strategien während der Krise bemerkenswert individuell gewählt. Ebenso vielschichtig ist der Fokus bei der Karriereplanung und Auswahl der musikalischen Projekte. Zwei essenzielle Themenbereiche kristallisieren sich im Verlauf der Unterhaltung heraus: Zum einen die persönlichen singulären Strategien für ein wirtschaftliches Überleben, zum anderen die Auseinandersetzung mit dem Verlust der Möglichkeit auf Resonanz und Empathie mit Mitmusiker*innen und dem Publikum. Die Frage wird aufgeworfen, ob Kulturschaffende einer Gesellschaft eine emotionale Stimme geben.
Aufgrund der verstärkten Bedeutung von Datenschutz in der modernen Gesellschaft und der verstärkten Nutzung von markerlosen Systemen wird es zunehmend interessant, ob ein solches System zuverlässige Werte auch bei noch unpopuläreren Bewegungen, wie der Kopfbewegung, liefert. Diese treten, bei der heute vorwiegend sitzenden Gesellschaft und im Zeitalter von Nackenverspannungen und der daraus resultierenden Bewegungseinschränkungen, mehr in den Fokus. Auch unter dem Gesichtspunkt des Datenschutzes ist es wichtig, nicht nur die Namen der Probanden, sondern auch deren
Gesichter in den Aufzeichnungen zu anonymisieren.
In der vorliegenden Arbeit wird daher evaluiert, ob das markerlose Bewegungsanaylsesystem Theia mit anonymisierten Dateien ähnliche Ergebnisse erzeugt, wie mit den originalen Dateien. Für diese Studie wurden sechs verschiedene Bewegungen bis zu ihrem Maximalausschlag des jeweiligen Probanden aufgezeichnet. Die Bewegungen hierbei sind Flexion und Extension des Kopfes, Lateralflexion sowie Rotation zu beiden Seiten. Zusätzlich wurde noch ein Durchgang Kopfkreisen aufgezeichnet. Dieser bestand aus dreimaligem Kopfkreisen, welches eine Kombination aus den vorherigen Bewegungen ist.
Die anonymisierten Daten wurden mittels eines Algorithmus bearbeitet, welcher das Gesicht der Probanden unkenntlich macht. Dies geschah durch das Schwärzen des Gesichtes oder einem Verschwimmen des Gesichts. Danach wurden die drei Datensätze in Theia verarbeitet und in EXCEL ausgewertet. Dabei kam es vor allem bei der geschwärzten Version bei Flexion und Extension zu großen systematischen und zufälligen Fehlern. Der Mittelwert des systematischen Fehlers ist die Abweichung von 13,62 Grad zu den Originalwerten. Der zufällige Fehler ist im Mittel mit 170,57 Grad stärker abweichend. Im Vergleich dazu liegt der Mittelwert des systematischen Fehlers bei der geblurrten Versionen im Vergleich zu den Originalwerten bei 5,17 Grad. Die geblurrte Version weist zudem seltener signifikante Unterschiede und einen mittleren zufälligen Fehler von 23,43 Grad auf, weshalb diese Version unter geringem Vorbehalt verwendbar ist, die geschwärzte Version jedoch nicht.
Generative machine learning models for creative purposes play an increasingly prominent role in the field of dance and technology. A particularly popular approach is the use of such models for generating synthetic motions. Such motions can either serve as source of ideation for choreographers or control an artificial dancer that acts as improvisation partner for human dancers. Several examples employ autoencoder-based deep-learning architectures that have been trained on motion capture recordings of human dancers. Synthetic motions are then generated by navigating the autoencoder's latent space. This paper proposes an alternative approach of using an autoencoder for creating synthetic motions. This approach controls the generation of synthetic motions on the level of the motion itself rather than its encoding. Two different methods are presented that follow this principle. Both methods are based on the interactive control of a single joint of an artificial dancer while the other joints remain under the control of the autoencoder. The first method combines the control of the orientation of a joint with iterative autoencoding. The second method combines the control of the target position of a joint with forward kinematics and the application of latent difference vectors. As illustrative example of an artistic application, this latter method is used for an artificial dancer that plays a digital instrument. The paper presents the implementation of these two methods and provides some preliminary results.
In the literature, many studies have described the 3D printing of ceramic-based scaffolds (e.g., printing with calcium phosphate cement) in the form of linear structures with layer rotations of 90°, although no right angles can be found in the human body. Therefore, this work focuses on the adaptation of biological shapes, including a layer rotation of only 1°. Sample shapes were printed with calcium phosphate cement using a 3D Bioplotter from EnvisionTec. Both straight and wavy spokes were printed in a round structure with 12 layers. Depending on the strand diameter (200 and 250 µm needle inner diameter) and strand arrangement, maximum failure loads of 444.86 ± 169.39 N for samples without subsequent setting in PBS up to 1280.88 ± 538.66 N after setting in PBS could be achieved.
Entwicklung und Realisierung eines Konzepts zur Erweiterung des Messbereichs einer Druckmesszelle
(2022)
Die Messung, von Prozessdrücken in industriellen Anlagen, ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. Hierbei können während des Betriebs gelegentlich ungewollte Überdrücke auftreten, welche über dem Messbereich der eingesetzten Sensorik liegen. Mit den bisher bekannten Drucksensoren können solche Überdrücke daher nicht detektiert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Konzepts, welches eine Messbereichserweiterung hervorbringt. Mit diesem sollen Drücke bis zu einer messbereichsspezifischen Grenze detektiert werden können.
Im ersten Schritt werden die Kapazitäten der Messzellen der aktuell bestehenden Sensorelektronik aufgenommen und ausgewertet. Aufgrund der Verläufe der gemessenen Kapazitäten, wird der Fokus auf die Auswertung der Referenzkapazität gelegt. Anschließend folgt das Approximieren des Verlaufs der Referenzkapazität durch geeignete mathematische Funktionen und das Entwickeln eines messbereichsübergreifenden Algorithmus. Hierfür wird die Methode der kleinsten Fehlerquadrate angewandt. Nachdem sich ein vielversprechendes Fitting, mittels zwei Polynomen herauskristallisiert hat, erfolgt die softwareseitige Implementierung des Algorithmus für einen Mikrocontroller auf der Sensorelektronik. Im letzten Teil der Arbeit werden Testmessungen durchgeführt, um die approximierten Polynome zu validieren.
Am Ende der Arbeit entsteht eine funktionierende Messbereichserweiterung zur Detektion von Drücken im Überlastbereich. Hierbei wird eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit mit wenigen zusätzlichen Messpunkten erzielt.
Solartechnik
(2022)
Die Erde ist ein Empfänger für kosmische Strahlungen. Sie empfängt nur einen winzigen Bruchteil der von der Sonne ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung. Dieser Bruchteil ist im Wesentlichen bestimmt durch den Abstand zwischen Sonne und Erde und durch das Verhältnis der Durchmesser von Erde und Sonne. Außerhalb der Erdatmosphäre, also extraterrestrisch, werden vom World Radiation Center WRC je Quadratmeter horizontaler Empfängerfläche 1,367 kW/m2 ± 1 % konstant über das gesamte Jahr gemessen.
The isolation measures adopted during the COVID-19 pandemic brought light to discussions related to the importance of meaningful social relationships as a basic need to human well-being. But even before the pandemic outbreak in the years 2020 and 2021, organizations and scholars were already drawing attention to the growing numbers related to lonely people in the world (World Economic Forum, 2019). Loneliness is an emotional distress caused by the lack of meaningful social connections, which affects people worldwide across all age groups, mainly young adults (Rook, 1984). The use of digital technologies has gained prominence as a means of alleviating the distress. As an example, studies have shown the benefits of using digital games both to stimulate social interactions (Steinfield, Ellison & Lampe, 2008) and to enhance the effects of digital interventions for mental health treatments, through gamification (Fleming et al., 2017). It is with these aspects in mind that the gamified app Noneliness was designed with the intention of reducing loneliness rates among young students at a German university. In addition to sharing the related works that supported the application development, this chapter also presents the aspects considered for the resource's design, its main functionalities, and the preliminary results related to the reduction of loneliness in the target audience.
During the periods of social isolation to contain the advance of COVID-19 in 2020 and 2021, educational institutions have had the challenge to adopt technological strategies not only to ensure continuity in students’ classes, but also to support their mental health in a period of uncertainty and health risks. Loneliness is an emotional distress caused by the lack of meaningful social connections; it has increasingly affected young adults worldwide during the pandemic's social isolation and still bears psychological effects in the current post-pandemic period. In the light of this challenge, the Nonenliness App was developed as a way to bring together university communities to address issues related to loneliness and mental health disorders through a gamified and social online environment. In this paper, we present the app and its main functionalities (Beta version) and discuss the preliminary results of a pilot clinical study conducted with university students in Germany (N = 12) to verify the app's efficacy and usability, alongside the challenges faced and the next steps to be taken regarding the platform's improvement.
Mit der wachsenden Bedeutung von Nachhaltigkeit im Alltag von Konsument*innen, werden ökologische Aspekte zunehmend zum Kaufentscheidungsfaktor. Damit steigt auch das Angebot nachhaltiger Produkte am Markt. Immer mehr Unternehmen neh-men ökologische Alternativen mit in ihr Sortiment auf. Wie nachhaltig einzelne Güter tatsächlich sind, kann für Verbraucher*innen nur schwer ersichtlich sein.
Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Analyse der Auswirkungen von Green-washing auf das Konsumverhalten deutscher Verbraucher*innen am Markt für nach-haltige Lebensmittel. Innerhalb eines Fragebogens wird zunächst der Lebensmittel-konsum eines Probandenkreises erfasst. Dabei wird zudem erfasst, welche Bedeutung Gütezeichen als Beurteilungshilfe hinsichtlich der Nachhaltigkeit eines Produkts in der Lebensmittelbranche innehalten. Dazu werden zunächst einige Öko-Siegel bzgl. ihrer Seriosität bewertet. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse dieser Bewertung mittels empirische Forschung der Einschätzung des Probandenkreises gegenüberge-stellt.
Aus der Befragung ist hervorgegangen, dass Greenwashing eines Unternehmens durchaus Veränderungen in der Kaufbereitschaft der betroffenen Produkte sowie – zu einem geringeren Ausmaß – Produkte innerhalb der gleichen Kategorie betrifft. Wei-terhin wurde identifiziert, dass die Einschätzungen des Probandenkreises hinsichtlich der Seriosität und der Vertrauenswürdigkeit maßgeblich von der – innerhalb dieser wissenschaftlichen Arbeit – durchgeführten Bewertung abweichen. Die Einschätzung hinsichtlich der Seriosität und Vertrauenswürdigkeit von Seiten der Proband*innen, scheint zu großen Teilen von der Bekanntheit des betreffenden Gütezeichens abzu-hängen.
The accurate diagnosis of state of charge (SOC) and state of health (SOH) is of utmost importance for battery users and for battery manufacturers. State diagnosis is commonly based on measuring battery current and using it in Coulomb counters or as input for a current-controlled model. Here we introduce a new algorithm based on measuring battery voltage and using it as input for a voltage-controlled model. We demonstrate the algorithm using fresh and pre-aged lithium-ion battery single cells operated under well-defined laboratory conditions on full cycles, shallow cycles, and a dynamic battery electric vehicle load profile. We show that both SOC and SOH are accurately estimated using a simple equivalent circuit model. The new algorithm is self-calibrating, is robust with respect to cell aging, allows to estimate SOH from arbitrary load profiles, and is numerically simpler than state-of-the-art model-based methods.
Die Covid-19-Pandemie hat die Welt verändert. Alle Wirtschaftszweige wie etwa der Handel sahen sich von heute auf morgen mit einer veränderten Realität konfrontiert. Diese Entwicklung hat einerseits den schon vor der Pandemie wahrnehmbaren Digitalisierungsdruck, vor allem auf den stationären Handel, massiv erhöht. Und andererseits die Daten von Kundinnen und Kunden in das Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt, da in der digitalen Welt der persönliche Kontakt zur Kundschaft fehlt. Dieser Beitrag beleuchtet die Bedeutung von Kundendaten, Datenqualität und Datenmanagement als wesentliche Erfolgsfaktoren für den Handel in dieser herausfordernden Situation. Er zeigt auf, wie Datenverantwortliche im Handel aus dem Wissen um die Daten mittels Identity Resolution klare Profile von Kundinnen und Kunden entwickeln und diese plattformbasiert ausrollen können. Hierzu wird das neue Konzept des Customer Digital Twins eingeführt. Die abschließenden Handlungsempfehlungen bieten eine ‚Arbeitsanweisung in fünf Schritten‘ für eine aktuelle, vollständige und verlässliche Datenbasis, als Grundlage für den datenorientierten stationären und Onlinehandel.
Intelligentes Data Governance und Data Management – Neue Chancen für die Kundendatenbewirtschaftung
(2022)
Mit der Digitalisierung haben sich für Marketing und Vertrieb vielzählige unterschiedliche neue Kanäle, Werbeformate und Zielgruppen eröffnet. Expertinnen und Experten schätzen, dass ca. 4.000 bis 10.000 Werbe- und Markenbotschaften täglich auf jede und jeden von uns einprasseln. Mögen diese Zahlen umstritten und eine Zahl zwischen 300 bis 500 Botschaften pro Tag realistischer sein, so ist dies noch immer eine Menge, die kaum noch verarbeitet und wahrgenommen werden kann. Als Reaktion auf diese Werbemasse und Reizüberflutung haben Konsumentinnen und Konsumenten zum Teil eine Art „Werbeblindheit“ entwickelt.
Für Unternehmen wird daher zunehmend herausfordernder, ihre Zielgruppe aktiv zu erreichen. Was können Unternehmen nun tun, um dennoch nachhaltig Aufmerksamkeit zu gewinnen, und wie kann Künstliche-Intelligenz-gestütztes Kundendatenmanagement dabei helfen?
We aim to debate and eventually be able to carefully judge how realistic the following statement of a young computer scientist is: “I would like to become an ethical correctly acting offensive cybersecurity expert”. The objective of this article is not to judge what is good and what is wrong behavior nor to present an overall solution to ethical dilemmas. Instead, the goal is to become aware of the various personal moral dilemmas a security expert may face during his work life. For this, a total of 14 cybersecurity students from HS Offenburg were asked to evaluate several case studies according to different ethical frameworks. The results and particularities are discussed, considering different ethical frameworks. We emphasize, that different ethical frameworks can lead to different preferred actions and that the moral understanding of the frameworks may differ even from student to student.
Journalist, Teil A
(2022)
Dieses Fachbuch hat die Funktion einer fachlich fundierten und praxisnahen Überblicksdarstellung über die Möglichkeiten des Einsatzes von Social Media und Messenger-Diensten im kommunalen Bereich. Social Media sind insbesondere als Instrument für den Dialog mit der Bürgerschaft geeignet, was eine gezielte Analyse von Kommunikationsanlässen und Dialogbedürfnissen im kommunalen Sektor erfordert.
Um das volle Potenzial sozialer Medien ausschöpfen sowie zeitnah und dezentral kommunizieren zu können, müssen die daraus resultierenden Anforderungen an die Organisationskultur und Führungsstruktur berücksichtigt werden. Das Handbuch liefert den theoretischen Hintergrund und die dazugehörige praktische Umsetzung, um die notwendigen Handlungsfelder der kommunalen Kommunikation mithilfe von Social Media und Messenger-Diensten erschließen zu können.
In diesem Kapitel geht es um die Frage, was unter dem Buzz-Word Industrie 4.0 zu verstehen ist und was nicht. Industrie 4.0 kann dabei unter gesellschaftlichen, kompetenzorientierten, produktionsorientierten oder verhaltensorientierten Gesichtspunkten unterschiedlich interpretiert werden. Die Umsetzung in Deutschland hat sich dabei vom politischen Konstrukt zur technisch-wirtschaftlichen Entwicklung im Rahmen der digitalen Transformation gewandelt.
Neue konzeptionelle Entwicklungen wie Industrie 4.0 gelten in vielen Fällen als Domäne von jungen, kleinen Unternehmen, die im Sinne einer Start-Up-Kultur auf Innovationen fokussiert sind oder als Themenfeld von Großunternehmen, die mit Hilfe von Forschungs- und Entwicklungsabteilungen und eigenen Engineering-Ansätzen sowie einem großen Budget in der Lage sind, größere Projekte zu testen und eigene Konzepte zu entwickeln. Da die deutsche Wirtschaft und Gesellschaft stark von den erfolgreichen Entwicklungen des Mittelstands abhängt, der eine Schlüsselstellung für die diversifizierte Wirtschaft und eine robuste Entwicklung des Wohlstands besitzt, kommt der hier behandelten Frage, wie mittelständische Unternehmen mit der digitalen Transformation und der Herausforderung von Industrie 4.0 zurechtkommen, eine zentrale Rolle zu.
Dass die digitale Transformation als generelles Thema für alle Gesellschafts- und Wirtschaftsbereich von Bedeutung ist, und gerade für den Mittelstand und zahlreiche Hidden Champions eine besondere Herausforderung darstellt, wurde in den vorausgehenden Unterkapiteln bereits deutlich. In diesem Unterkapitel geht es um die konkrete Umsetzung der digitalen Transformation in diesen Branchen- und Unternehmenssegmenten, wo von den Geschäftsmodellen und den dazugehörigen Kundensegmenten bis hin zur Unternehmens- und Führungskultur Veränderungen erforderlich sind. Diese Felder der Transformation im Sinne von Entwicklung und Change gilt es für einen erfolgreichen Transformationsprozess zu identifizieren und aufeinander abzustimmen.
In diesem Einführungskapitel geht es um die Frage, welche Transformationsstrategien in der Medienbranche in den vergangenen zwanzig Jahren anzutreffen waren und welche Risiken und Chancen sie in ihrer Anwendung für die einzelnen Unternehmen und Akteure beinhalten. Dabei wird sehr schnell deutlich, dass es „die Medienbranche“ schlechthin nicht gibt, auch nicht geben kann, sondern dass es sich um eine sehr komplexe, mitunter auch widersprüchliche Branche handelt. Wir werden in diesem Kapitel aufzeigen, dass es gerade die angrenzenden Bereiche sind, aus denen meist innovative Ansätze kommen, die einen disruptiven Effekt auf die Kernbranche mit ihrem traditionellen Kerngeschäft haben. Insofern wird in diesem Kapitel zwar eine strukturierte analytische Betrachtung angestrebt, dennoch ist es ein Themenfeld, in dem die Dynamik der Akteure und Märkte dafür sorgt, dass die Branche, die Teilsegmente, die Unternehmen, Produkte und Märkte ständig in Bewegung sind und in Bewegung bleiben.
Wie in den grundsätzlichen Überlegungen zur Transformationsstrategie von Medienunternehmen in Abschn. 1.1 bereits deutlich wurde, ist es für Medienunternehmen und ihre Leitungen nicht einfach, einerseits neue Impulse nicht durch das überdimensionale Regelwerk einer auf Effizienz getrimmten Standardorganisation zu ersticken und andererseits aber auch die Fähigkeit zu entwickeln, die neuen Impulse nicht nur in eigenen Organisationseinheiten zu konservieren, sondern sie als Nukleus für Veränderungen und für eine Weiterentwicklung des Hauptunternehmens zuzulassen. Diese generelle Problematik zeigt sich auch in der Medienbranche beim Umgang mit Transformationsstrategien sehr deutlich, denn es ist letztlich immer wieder ein Austarieren und Nachsteuern, da es den einfachen, idealen Weg nicht gibt und wohl auch nicht geben kann.
Die Corona-Pandemie stellte nicht nur die Gesellschaft und Politik, sondern viele Organisationen aus dem Feld der Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen (siehe auch in den jeweiligen Kapiteln die Einrichtungen der Kultur und des Bildungswesens) vor neue Herausforderungen. Branchenunabhängig wurde im Zuge der Pandemie deutlich, wo etwa im Bereich der digitalen Transformation Nachholbedarf besteht. Dies erfordert von den Verantwortlichen ein klares Transformationsmanagement, das neben dem Krisen- und Risikomanagement eine Veränderung auf strategischer Ebene beinhaltet. Deshalb werden hier typischerweise unterschiedliche Elemente aus der Organisationsentwicklung und dem Changemanagement kombiniert und in ein Managementsystem integriert, um den Anforderungen eines Transformationsmanagements gerecht zu werden.
Die Pandemie brachte zunächst zahlreiche Beschränkungen bei Präsenzveranstaltungen mit sich, die sich rasch und unmittelbar auf unterschiedliche Bereiche der Kultur- und Kreativwirtschaft auswirkten. Neben der Frage des wirtschaftlichen Überlebens für Institutionen und Akteure stellt sich in diesem Zusammenhang auch die Frage nach der gesellschaftlichen Relevanz dieses Sektors.
Eine Pandemie mit neuen Hygiene- und Abstandsregelungen ist vordergründig keine spezifische Herausforderung für den Bildungssektor auf den unterschiedlichen Ebenen. Da jedoch unsere Bildungseinrichtungen so angelegt sind, dass der persönliche Kontakt und Veranstaltungen in Präsenzform die Regel sind und auch unabdingbar erscheinen, waren alle Ebenen der Bildung massiv von den Einschränkungen der Jahre 2020 und 2021 betroffen. Systeme, die seit Jahren in der pädagogischen und/oder didaktischen Konzeption gefordert sind, neuen Herausforderungen gerecht zu werden und neue Impulse aufzunehmen, müssen im Sinne eines Corona-Managements nicht nur das aktuelle Risiko- und Krisenmanagement, sondern die digitale Transformation und die strategische Neuausrichtung im Rahmen der Schul- und Hochschulentwicklung bewältigen.
Dieser Beitrag beschreibt, wie mit Campbells Schema der „Heldenreise“ personalisierte Narrative der obersten Führungsebene aufgebaut werden können, um für interne und externe Stakeholder eine Orientierung zu bieten und die Unternehmenskultur bewusst zu prägen und zu beeinflussen. Das Beispiel der Preisträgerportraits des Manager Magazins zeigt, dass diese Methode breite Anwendung findet und dabei auch unterschiedliche funktionale Zuschreibungen der Führungsrolle erfolgen können.
Entrepreneurship – die systematische Erkennung und Förderung von Unternehmertalenten gehört zu dem Kernaufgabengebiet von Hochschulen. Oftmals wird der Bereich jedoch auf die Förderung von Studierenden im Kontext von Gründungsvorhaben reduziert. In der Abstimmung mit Partnern der Region Südlicher Oberrhein liegt hier jedoch auch ein Aufgabengebiet der wissenschaftlichen Weiterbildungsangebote von Hochschulen, mit der auch Unternehmertalente in und für bestehende Unternehmen gefördert werden.
Rasch auftretende grundsätzliche Veränderungen der Rahmenbedingungen, wie sie durch die Corona-Pandemie für Unternehmen der Agentur- und Eventbranche spürbar wurden, stellen Unternehmen sowie Unternehmerinnen und Unternehmer vor besondere Herausforderungen. Zwei Vertreter aus Unternehmen dieser Branche – eine inhabergeführte Eventagentur und eine inhabergeführte Werbeagentur – zeigen in einem kurzen Interview auf, welche Erfahrungen sie gemacht haben und welche Herausforderungen sie daraus für die Zukunft ableiten.
Publisher und Start-ups
(2022)
Nach einem langen Vorlauf haben Bundestag und Bundesrat zum Ende der Legislatur 2021 einen Rechtsanspruch auf Ganztagsbildung in Grundschulen verabschiedet. Um aus diesem formalen Anspruch gute Angebote in der Rechtswirklichkeit schaffen zu können, bedarf es neben politischer und finanzieller Rahmenbedingungen auch eines gezielten Dialogs mit den relevanten Anspruchs- und Interessengruppen, weshalb dem Stakeholdermanagement vor allem der Akteure von Schulträgern und Schulen eine besondere Bedeutung zukommt.
This paper has the objective of creating a framework for a different cultural dimension of corporate entrepreneurship leading to corporate entrepreneurial culture (CEC). The analysis of CEC is based on a review of existing concepts of organisational culture and entrepreneurship. They are combined to create a framework of CEC, including macro- and microlevels and examples of subcultures. Core ideas of the framework are validated by qualitative interviews with ten experts. The identified organisational category of the CEC framework is defined by the levels of micro-cultures or subcultures and includes the upper levels of the hierarchy, including the industry level. Geographic categories such as regional or national culture are also part of the system. The individual category of the CEC framework is characterised by competencies (including aspects such as motivation, creativity, mobilising others, coping with uncertainty, teamwork and social competencies) and entrepreneurial personalities. The results of the interviews show the importance of these individual competencies for a lively CEC. The different levels, such as national and professional cultures, as a dimension of the organisational category of the framework are also confirmed by the interviews. The findings indicate that the individual category of CEC could be used for job satisfaction or engagement and the degree of CEC of an organisation could be defined and developed by the organisational category. The identified framework contributes to an understanding of this complex topic and supports companies in the implementation of entrepreneurial ideas in different organisational contexts.
Lithium-ion batteries exhibit a dynamic voltage behaviour depending nonlinearly on current and state of charge. The modelling of lithium-ion batteries is therefore complicated and model parametrisation is often time demanding. Grey-box models combine physical and data-driven modelling to benefit from their respective advantages. Neural ordinary differential equations (NODEs) offer new possibilities for grey-box modelling. Differential equations given by physical laws and NODEs can be combined in a single modelling framework. Here we demonstrate the use of NODEs for grey-box modelling of lithium-ion batteries. A simple equivalent circuit model serves as a basis and represents the physical part of the model. The voltage drop over the resistor–capacitor circuit, including its dependency on current and state of charge, is implemented as a NODE. After training, the grey-box model shows good agreement with experimental full-cycle data and pulse tests on a lithium iron phosphate cell. We test the model against two dynamic load profiles: one consisting of half cycles and one dynamic load profile representing a home-storage system. The dynamic response of the battery is well captured by the model.
Lithium-ion batteries show strongly nonlinear behaviour regarding the battery current and state of charge. Therefore, the modelling of lithium-ion batteries is complex. Combining physical and data-driven models in a grey-box model can simplify the modelling. Our focus is on using neural networks, especially neural ordinary differential equations, for grey-box modelling of lithium-ion batteries. A simple equivalent circuit model serves as a basis for the grey-box model. Unknown parameters and dependencies are then replaced by learnable parameters and neural networks. We use experimental full-cycle data and data from pulse tests of a lithium iron phosphate cell to train the model. Finally, we test the model against two dynamic load profiles: one consisting of half cycles and one dynamic load profile representing a home-storage system. The dynamic response of the battery is well captured by the model.
„Alles, was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert“ erklärte Carly Fiorina, ehemalige Chefin von Hewlett-Packard bereits vor Jahren. Betrachtet man die Bandbreite, in der Digitalisierung im Handel stattfindet, erscheint die obige Aussage nicht zu vermessen. Wie Graumann treffend in diesem Sammelband herausarbeitet, geht es beim Management der Digitalisierung im Kern um die Frage, wie Führungskräfte auf ihre Mitarbeiter in den Teilfunktionen des Unternehmens einwirken können, damit die Ressource der leistungsfähigen computerunterstützten Kommunikation zwischen Menschen oder Dingen in einen höheren Kundennutzen umgewandelt wird.
Reibung und Verschleiß in tribologischen Kontakten verursachen knapp ein Viertel des weltweiten Primärenergiebedarfs. Dies stellt ein enormes Potential zur Minderung von Treibhausgasemissionen und Absenkung von Kosten dar. Aufgrund dessen ist die Optimierung von Reibkontakten ein Kernthema der Tribologie. Hierfür ist der Supraschmierzustand, bei welchem die Reibung aufgrund spezieller Schmiermechanismen annähernd vollständig verschwindet (Reibungszahl 𝜇 ⩽ 0,01), von besonderem Interesse. Die jährlich steigende Anzahl an Veröffentlichungen belegt das hohe wissenschaftliche Interesse an dem Thema. Bisher konnte Supraschmierung jedoch nur für Modellsysteme nachgewiesen werden, das Übertragen auf technische Systeme ist noch nicht gelungen.
Ziele dieser Arbeit waren der Nachweis von Supraschmierung in einem punktförmigen Modellkontakt und die Überführung in den Flächenkontakt eines realen Gleitlagers durch Verwendung von technischer Keramik und/oder DLC-Beschichtungen.
Hierfür wurde zunächst das Schmierverhalten einiger Modellschmierstoffe in einem Stahl/a-C:H:Si- Kontakt untersucht. Die niedrigsten Reibwerte wurden bei Verwendung von Glycerol erzielt. Daher wurde Glycerol als Modellschmierstoff für weitere tribologische Untersuchungen an unterschiedlichen Oberflächen (a-C:H, ta-C, Keramik) verwendet.
Die besten Ergebnisse hinsichtlich Reibung und Verschleiß wurden mit technischer Keramik erzielt. Mit einer Stahl/Si3N4-Paarung wird bei 80 °C Supraschmierung für Gleitgeschwindigkeiten von 0,007 𝑚/𝑠 bis 0,965 𝑚/𝑠 nachgewiesen. Als kleinste Reibungszahl wird 𝜇 = 0,0015 gemessen.
Die geringste Reibung in einem Stahl/DLC-Kontakt wird mit einer a-C:H:Si-Schicht erreicht. Hierbei konnte Supraschmierung bei 80 °C für Gleitgeschwindigkeiten von 0,029𝑚/𝑠 bis 0,484𝑚/𝑠 nachgewiesen werden. Die kleinste Reibungszahl für das System beträgt 𝜇 = 0,0063.
Der Nachweis von Supraschmierung gelingt für anwendungsnahe Betriebsparameter, dies stellt einen Fortschritt gegenüber den meisten Literaturdaten dar. Um die Übertragbarkeit auf technische Systeme zu demonstrieren,werden die besten identifizierten Oberflächen und Schmierstoffe auf einem anwendungsnahen Gleitlagerprüfstand untersucht. Durch Verwendung von a-C:H:Si-beschichteten Wellen und Glycerol als Schmierstoff kann der Reibwert bei Raumtemperatur von 𝜇 = 0,965 im Referenzsystem auf 𝜇 = 0,038 gesenkt werden.
Um die Arbeit fortzusetzen, werden die identifizierten Systeme in axiallagerähnlicher Anordnung (Gleitring/Gleitpad) untersucht.
Um gezielt DLC-Schichten zu entwickeln, sind Reibungssimulationen notwendig. Im nächsten Schritt sollen umfassende Oberflächenanalysen durchgeführt werden, um die nötige Datenbasis für die Simulation zu erstellen.
A circuit arrangement of a motor vehicle includes a high-voltage battery for storing electrical energy, an electric machine for driving the motor vehicle, a converter via which high-voltage direct current voltage provided by the high-voltage battery is convertible into high-voltage alternating current voltage for operating the electric machine, and a charging connection for providing electrical energy for charging the high-voltage battery. The converter is a three-stage converter having a first switch unit which is assigned to a first phase of the electric machine. The first switch unit has two switch groups connected in series which each have two insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) connected in series, where a connection is disposed between the IGBTs of one of the two switch groups, which connection is electrically connected directly to a line of the charging connection.
In this paper, we study the runtime performance of symmetric cryptographic algorithms on an embedded ARM Cortex-M4 platform. Symmetric cryptographic algorithms can serve to protect the integrity and optionally, if supported by the algorithm, the confidentiality of data. A broad range of well-established algorithms exists, where the different algorithms typically have different properties and come with different computational complexity. On deeply embedded systems, the overhead imposed by cryptographic operations may be significant. We execute the algorithms AES-GCM, ChaCha20-Poly1305, HMAC-SHA256, KMAC, and SipHash on an STM32 embedded microcontroller and benchmark the execution times of the algorithms as a function of the input lengths.
Towards a Formal Verification of Seamless Cryptographic Rekeying in Real-Time Communication Systems
(2022)
This paper makes two contributions to the verification of communication protocols by transition systems. Firstly, the paper presents a modeling of a cyclic communication protocol using a synchronized network of transition systems. This protocol enables seamless cryptographic rekeying embedded into cyclic messages. Secondly, we test the protocol using the model checking verification technique.
Jürgen Zierep passed away on July 29, 2021, at the age of 92. To him, science and education was not only a profession, but an affair of the heart. His impressive contributions in fluid mechanics comprise about 200 scientific publications in the fields of gas dynamics, similarity laws, flow instabilities, flows with energy transfer, and non-Newtonian fluids. In addition, he wrote eleven textbooks with great dedication. Those books by the “scientist who loves to teach” are nowadays available in different languages and regularly appear in new editions.
Die fluktuierende Verfügbarkeit regenerativer Energiequellen stellt eine Herausforderung bei der Planung und Auslegung regenerativer Gebäudeenergiesysteme dar. Die in einem System benötigten Speicherkapazitäten hängen dabei sowohl von der eingesetzten Regelungsstrategie als auch von den temperaturabhängigen Wirkungsgraden der Anlagenkomponenten ab. Genauere Einblicke in das Betriebsverhalten eines Gesamtsystems können dynamische Simulationen liefern, die eine Analyse der Systemtemperaturen und von Teilenergiekennwerten ermöglichen.
Die Corona-Pandemie erforderte in kürzester Zeit die Übertragung der Lehrveranstaltungen in digitale Formate. Dieser Beitrag stellt vor, wie die Umstellung auf digitale Lehre an der Hochschule Offenburg gelingen konnte, wie sich die Situation aus Sicht der Studierenden und der Lehrenden darstellte und welche zukunftsweisenden Erkenntnisse aus den digitalen Semestern gewonnen werden konnten. Anhand eines Lehrbeispiels im Bereich Digitale Labore wird ein Weg aufgezeigt, der den Transfer und die Weiterentwicklung bewährter digitaler Lehrformate ermöglicht.
The contribution of the RoofKIT student team to the SDE 21/22 competition is the extension of an existing café in Wuppertal, Germany, to create new functions and living space for the building with simultaneous energetic upgrading. A demonstration unit is built representing a small cut-out of this extension. The developed energy concept was thoroughly simulated by the student team in seminars using Modelica. The system uses mainly solar energy via PVT collectors as the heat source for a brine-water heat pump (space heating and hot water). Energy storage (thermal and electrical) is installed to decouple generation and consumption. Simulation results confirm that carbon neutrality is achieved for the building operation, consuming and generating around 60 kWh/m2a.
The lifetime of a battery is affected by various aging processes happening at the electrode scale and causing capacity and power fade over time. Two of the most critical mechanisms are the deposition of metallic lithium (plating) and the loss of lithium inventory to the solid electrolyte interphase (SEI). These side reactions compete with reversible lithium intercalation at the graphite anode. Here we present a comprehensive physicochemical pseudo-3D aging model for a lithium-ion battery cell, which includes electrochemical reactions for SEI formation on graphite anode, lithium plating, and SEI formation on plated lithium. The thermodynamics of the aging reactions are modeled depending on temperature and ion concentration, and the reactions kinetics are described with an Arrhenius-type rate law. The model includes also the positive feedback of plating on SEI growth, with the presence of plated lithium leading to a higher SEI formation rate compared to the values obtained in its absence at the same operating conditions. The model is thus able to describe cell aging over a wide range of temperatures and C-rates. In particular, it allows to quantify capacity loss due to cycling (here in % per year) as function of operating conditions. This allows the visualization of aging colormaps as function of both temperature and C-rate and the identification of critical operation conditions, a fundamental step for a comprehensive understanding of batteries performance and behavior. For example, the model predicts that at the harshest conditions (< –5 °C, > 3 C), aging is reduced compared to most critical conditions (around 0–5 °C) because the cell cannot be fully charged.
Einleitung: Nach einer Verletzung oder Operation ist die Rehabilitation und das eigenständige Training entscheidend für die Wiederherstellung der Funktion und Unabhängigkeit. Für eine höhere Trainingsadhärenz wurde der auf Inertialsensoren basierende digitale Trainingsassistent re.flex (Kineto Tech Rehab SRL, Bukarest, Rumänien) entwickelt, der Gelenkwinkel messen und visuell darstellen kann. Eine Smartphone App dient als Therapieanleitung. Durch die Kombination des re.flexSystems mit einer Knieorthese, wurde die Genudyn® OA smart (Sporlastic GmbH, Nürtingen, Deutschland) entwickelt, ein digitales Behandlungskonzept bei Gonarthrose. Damit haben Patient:innen die Möglichkeit eigenständig ein 12-wöchiges individuelles Trainingsprogramm mit integriertem Echtzeit-Biofeedback zu absolvieren. In der vorliegenden Arbeit soll die Messgenauigkeit des re.flexSystems evaluiert und mögliche Einflussgrößen erfasst werden.
Methoden: Die Messergebnisse des re.flex-Systems wurden mit einem 3D MotionCapture-System von Vicon (Vicon, Oxford, England) als Referenz verglichen. In vier Durchgängen wurden jeweils fünf therapeutische Übungen durchgeführt, bei denen Knie- und Hüftwinkel gemessen wurden. Für die Erfassung möglicher Einflussgrößen wurden Messungen nur mit den Sensoren am Bein, mit Knieorthese, mit 1cm und 3cm senkrechter Verschiebung eines Sensors durchgeführt und kleinere mit größeren Oberschenkelumfängen verglichen. Für die statistische Analyse wurde der RMSE und ICC berechnet und Bland-Altman-Plots erstellt.
Ergebnisse: Der ICC aus der ROM lieferte Werte von 0,26 - 0,82, aus den Maxima 0,01 – 0,82. Der RMSE reichte von 6,53° - 15,39°. Kniewinkel und Hüftflexion lieferten die besten Ergebnisse, Hüftabduktion mittelmäßige und Hüftextension die schlechtesten. Die Bland-Altman-Plots zeigten wenige Ausreißer. Die Knieorthese und das Weichteilgewebe zeigten einen negativen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Die Verschiebung des Sensors hatte keinen Einfluss.
Schlussfolgerung: Da besonders die Kniegelenkwinkelmessungen, auf denen der Fokus für das Behandlungskonzept bei Kniearthrose liegt, hohe Genauigkeiten erzielten, konnte der digitale Trainingsassistent re.flex in der vorliegenden Arbeit als Therapiehilfsmittel überzeugen.
In this paper, we propose a unified approach for network pruning and one-shot neural architecture search (NAS) via group sparsity. We first show that group sparsity via the recent Proximal Stochastic Gradient Descent (ProxSGD) algorithm achieves new state-of-the-art results for filter pruning. Then, we extend this approach to operation pruning, directly yielding a gradient-based NAS method based on group sparsity. Compared to existing gradient-based algorithms such as DARTS, the advantages of this new group sparsity approach are threefold. Firstly, instead of a costly bilevel optimization problem, we formulate the NAS problem as a single-level optimization problem, which can be optimally and efficiently solved using ProxSGD with convergence guarantees. Secondly, due to the operation-level sparsity, discretizing the network architecture by pruning less important operations can be safely done without any performance degradation. Thirdly, the proposed approach finds architectures that are both stable and well-performing on a variety of search spaces and datasets.
Wandel und Krise im Gastronomiebereich: Herausforderungen und Handlungsempfehlungen für Restaurants
(2022)
Seit Februar 2020 fordert die Corona-Pandemie einen hohen Tribut von Wirtschaft und Gesellschaft. Unzählige Branchen standen plötzlich Herausforderungen gegenüber, die es so zuvor noch nicht gegeben hat. Insbesondere die Gastronomie wurde von dem Shutdown hart getroffen. Restaurants, Bars und Cafés mussten unerwartet schließen. Dies führte branchenweit zu wachsenden Herausforderungen und steigenden Existenzängsten. Für das Gaststättengewerbe bedeutet dies den größten Notstand der Nachkriegszeit. Die Branche musste sich innerhalb kürzester Zeit an die enormen Veränderungen, die diese Pandemie hervorbrachte, anpassen. Die Situation verlangte von Restaurantbetreibern, aktiv tätig zu werden, um sich der aus der Krise erwachsenden Probleme zu stellen und langfristig erfolgreich zu bleiben. Dieser Beitrag bietet einen Einblick in die Situation der Gastronomie in Deutschland und beleuchtet dazu die wesentlichen Herausforderungen dieser Branche. Dabei wird der Fokus auf die Lage von Restaurants während der Coronakrise gerichtet und konkrete Maßnahmen zur Sicherung der zukünftigen Existenz betrachtet.
The authors set the focus in this paper on the description of polarization with the help of the Jones calculus and the application of polarization in photography. Furthermore, the effect of the circular polarization filter is described by using the Jones calculus. Also, an enhancement of artistic and creative possibilities in photography through quantization or parametrization by the Jones matrices is presented.
Teaching and learning concepts that are adapted to the constantly evolving requirements due to rapid technological progress are essential for teaching in media photonics technology. After the development of a concept for research-oriented education in optics and photonics, the next step will be a conceptual restructuring and redesign of the entire curriculum for education in media photonics technology. By including typical research activities as essential components of the learning process, a broad platform for practical projects and applied research can be created, offering a variety of new development opportunities.
Die messbaren Elemente aus dem Film werden analysiert und bewertet. Dahingehend werden drei Dimensionen betrachtet: Die Textebene, die technische Ebene, sowie eine Metaebene. Diese Kategorien werden im Anschluss noch dem Marketingmaterial gegenübergestellt.Durch die modulare Art der Kriterien und die Vergleichbarkeit untereinander können Aussagen über den Erfolg eines Films getätigt werden.
Peer-to-peer energy trading and local electricity markets have been widely discussed as new options for the transformation of the energy system from the traditional centralized scheme to the novel decentralized one. Moreover, it has also been proposed as a more favourable alternative for already expiring feed in tariff policies that promote investment in renewable energy sources. Peer-to-peer energy trading is usually defined as the integration of several innovative technologies, that enable both prosumers and consumers to trade electricity, without intermediaries, at a consented price. Furthermore, the techno-economic aspects go hand in hand with the socio-economic aspects, which represent at the end significant barriers that need to be tackled to reach a higher impact on current power systems. Applying a qualitative analysis, two scalable peer-to-peer concepts are presented in this study and the possible participant´s entry probability into such concepts. Results show that consumers with a preference for environmental aspects have in general a higher willingness to participate in peer-to-peer energy trading. Moreover, battery storage systems are a key technology that could elevate the entry probability of prosumers into a peer-to-peer market.
Due to the increasing aging of the population, the number of elderly people requiring care is growing in most European countries. However, the number of caregivers working in nursing homes and on daily care services is declining in countries like Germany or Italy. This limits the time for interpersonal communication. Furthermore, as a result of the Covid-19 pandemic, social distancing during contact restrictions became more important, causing an additional reduction of personal interaction. This social isolation can strongly increase emotional stress. Robotic assistance could contribute to addressing this challenge on three levels: (1) supporting caregivers to respond individually to the needs of patients and residents in nursing homes; (2) observing patients’ health and emotional state; (3) complying with high hygiene standards and minimizing human contact if required. To further the research on emotional aspects and the acceptance of robotic assistance in care, we conducted two studies where elderly participants interacted with the social robot Misa. Facial expression and voice analysis were used to identify and measure the emotional state of the participants during the interaction. While interpersonal contact plays a major role in elderly care, the findings reveal that robotic assistance generates added value for both caregivers and patients and that they show emotions while interacting with them.
Empirische Forschung als Herausforderung im laufenden Lehrbetrieb – Lösungsansätze aus der Praxis
(2022)
Um empirische Forschung auch unter außergewöhnlichen Bedingungen zu ermöglichen, ist es notwendig, flexibel zu reagieren und neue Konzepte zu entwickeln. Dieser Beitrag befasst sich mit den Herausforderungen, die sich aufgrund der Corona-Pandemie im Lehralltag ergeben und bietet verschiedene Ansätze, um diesen Herausforderungen zu begegnen und Forschung zu betreiben. Er betrachtet ein Fallbeispiel aus der quantitativen Marktforschung, sowie Online-Alternativen zu Eye-Tracking-Studien und Möglichkeiten für User-Experience-Testings im Labor unter strengen Hygienemaßnahmen.
Voice user interfaces (VUIs) offer an intuitive, fast and convenient way for humans to interact with machines and computers. Yet, whether they’ll be truly successful and find widespread uptake in the near future depends on the user experience (UX) they offer. With this survey-based study (n = 108), we aim to identify the major annoyances German voice assistant users are facing in voice-driven human-computer interactions. The results of our questionnaire show that irritations appear in six categories: privacy issues, unwanted activation, comprehensibility, response quality, conversational design and voice characteristics. Our findings can help identify key areas of work to optimize voice user experience in order to achieve greater adaptation of the technology. In addition, they can provide valuable information for the further development and standardization of voice user experience (VUX) research.
As society continues to age, the implementation of hip stems increases every year. However, there are a variety of different hip stem designs.
The aim of this project is to analyze which hip stem design implemented in a femur is most effective under different static loading conditions such as gait and sideways falling. In addition, a four-point-bending test was carried out. Therefore, the tech-niques were simulated in silico by FEA with Abaqus/CAE 2019.
A short stem, a straight stem and an anatomical stem were tested. All prosthesis are cementless press-fit stems. Each hip stem was examined in physiological and osteoporotic bone applying all three tests. To compare the stems the tests were also applied on a native bone model as a reference. Boundary conditions were used in order to simulate the tests.
The average von Mises stress, tension, compression and the risk of fracture were extracted and compared.
Biomechanical results show that the straight stem induces higher von Mises stresses compared to the anatomical stem. The risk of fracture is higher for osteo-porotic bone than for physiological bone. However, there is no risk of fracture as all the results are below the risk of value.
Initially developed as a student project, a mobile ‘farm shop’ retail and freight service using a converted tram-train is being proposed for use on the regional rail network around Karlsruhe. This in turn could offer a more viable business model for other cargo tram initiatives.
In this study, various imaging algorithms for the localization of objects have been investigated. Therefore, an Ultra-Wideband (UWB) radar based experimental setup with a circular antenna array is designed as part of this work. This concept could be particularly useful in microwave medical imaging applications. In order to validate its applicability in microwave imaging, different imaging algorithms have been evaluated and compared by means of our experimental setup. Accurate imaging results have been achieved with our system under multiple test-scenarios.