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- Fakultät Medien (M) (ab 22.04.2021) (207)
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Abstract: Impact of running speed and slope on instantaneous and average vertical loading rates
(2022)
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.
Every new technology is used by us humans almost without hesitation. Usually the military use comes first. Examples from recent history are the use of chemical weapons by Germany in the First World War and of atomic bombs in the Second World War by the US. Now, with the rapid advances in microelectronics over the past few decades, a wave of its application, called digitization, is spreading around the world with barely any control mechanisms. In many areas this has simplified and enriched our lives, but it has also encouraged abuse. The adaptation of legislation to contain the obvious excesses of “digitization” such as hate mail and anonymous threats is lagging behind massively. We hear almost nothing about technology assessment through systematic research; it is demanded at most by a few, usually small groups in civil society, which draw attention to the threats to humankind—future and present—and the Earth's ecosystem. One such group, the Federation of German Scientists (VDW) e.V., in the spirit of the responsibility of science for the peaceful and considered application of the possibilities it creates, asked three of its study groups to jointly organize its 2019 Annual Conference. The study groups “Health in Social Change,” “Education and Digitization,” and “Technology Assessment of Digitization” formulated the following position paper for the 2019 VDW Annual Conference, entitled “Ambivalences of the Digital.”
In dem Projekt BioMeth wurde der Ansatz der Membranbegasung zur Erhöhung der Verfügbarkeit von gelöstem Wasserstoff für die biologische Methanisierung im Sinn der Etablierung eines Power-to-Gas-Konzeptes zur Energiespeicherung verfolgt. Übergeordnetes Ziel war die Entwicklung eines skalierbaren Verfahrenskonzeptes, dass sich zur Nutzung CO2-haltiger Gasvolumenström eignet. Geplant war es, das Verfahren am Beispiel der Biogasanlage der Biokäserei Monte-Ziego in Teningen zu demonstrieren und dort das bestehende Konzept der parallelen Abwasseraufbereitung und Energieerzeugung zu erweitern. Die ursprüngliche Struktur des Arbeitspaketplanes ist in nachfolgender Abbildung gezeigt.
Konstrukteure im Maschinenbau stehen häufig vor der Problemstellung, hochfest vorgespannte Schraubenverbindungen und einen durchgehenden Korrosionsschutz zu vereinen. Die einschlägigen Normen und Richtlinien bieten hierzu Stand heute keine ausreichende Hilfestellung. In diesem Beitrag werden an Versuchsblechen ermittelte Setzbeträge von maschinenbautypischen organischen Beschichtungssystemen unter Variation der Belastungshöhe und der Umgebungstemperatur präsentiert und mit in Bauteilversuchen gemessenen Vorspannkraftverlusten vergleichend bewertet.
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.
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.
Convolutional neural networks (CNN) define the state-of-the-art solution on many perceptual tasks. However, current CNN approaches largely remain vulnerable against adversarial perturbations of the input that have been crafted specifically to fool the system while being quasi-imperceptible to the human eye. In recent years, various approaches have been proposed to defend CNNs against such attacks, for example by model hardening or by adding explicit defence mechanisms. Thereby, a small “detector” is included in the network and trained on the binary classification task of distinguishing genuine data from data containing adversarial perturbations. In this work, we propose a simple and light-weight detector, which leverages recent findings on the relation between networks’ local intrinsic dimensionality (LID) and adversarial attacks. Based on a re-interpretation of the LID measure and several simple adaptations, we surpass the state-of-the-art on adversarial detection by a significant margin and reach almost perfect results in terms of F1-score for several networks and datasets. Sources available at: https://github.com/adverML/multiLID
TRIZ Inventive Principles
(2022)
The analysis of several thousand patents led to the conclusion that inventive engineering problems and technical contradictions in all kinds of industrial sectors could be solved by a limited number of basic Inventive Principles (Altshuller, 1984). The modern Theory of Inventive Problem Solving TRIZ (VDI 4521) contains 40 basic Inventive Principles (IP). These principles are simple to use or modify and can be easily integrated in brainstorming or daily engineer’s work. One established part of industrial practice is the composition of the specific groups of principles for solving different kinds of problems (Livotov, Petrov, 2011). Based on interdisciplinary experience of TRIZ application in the industrial companies in the last 25 years the a general order in the application of 40 Inventive Principles can be recommended for idea generation and problem solving (Livotov, Chandra, Mas'udah et al, 2019). This brochure presents an update of the 40 Inventive Principles extending the original version (Altshuller, 1984) with additional 70 sub-principles, resulting in the advanced set of 160 sub-principles, regarded as elementary inventive operators. These extended version of inventive principles finds its application in the AIDA Automatic IDEA & IP Generator https://www.tris-europe.com/eng/software/innovationssoftware.htm
VR-based implementation of interactive laboratory experiments in optics and photonics education
(2022)
Within the framework of a developed blended learning concept, a lot of experience has already been gained with a mixture of theoretical lectures and hands-on activities, combined with the advantages of modern digital media. Here, visualizations using videos, animations and augmented reality have proven to be effective tools to convey learning content in a sustainable way. In the next step, ideas and concepts were developed to implement hands-on laboratory experiments in a virtual environment. The main focus is on the realization of virtual experiments and environments that give the students a deep insight into selected subfields of optics and photonics.
With recent developments in the Ukrainian-Russian conflict, many are discussing about Germany’s dependency on fossil fuel imports in its energy system, and how can the country proceed with reducing that dependency. With its wide-ranging consumption sectors, the electricity sector comes as the perfect choice to start with. Recent reports showed that the German federal government is already intending to have a fully renewable electricity by 2035 while exploiting all possible clean power options. This was published in the federal government’s climate emergency program (Easter Package) in early 2022. The aim of this package is to initiate a rapid transition and decarbonization of the electricity sector. The Easter Package expects an enormous growth of renewable energies to a completely new level, with already at least 80% renewable gross energy consumption, with extensive and broad deployment of different generation technologies on various scales. This paper will discuss this ambitious plan and outline some insights into this huge and rapidly increasing step, and show how much will Germany need in order to achieve this huge milestone towards a fully green supply of the electricity sector. Different scenarios and shares of renewables will be investigated in order to elaborate on preponed climate-neutral goal of the electricity sector by 2035. The results pointed out some promising aspects in achieving a 100% renewable power, with massive investments in both generation and storage technologies.
DE\GLOBALIZE
(2022)
The artistic research cycle DE\GLOBALIZE is a media ecological search movement for the terrestrial. After examining matters of fact in India (2014-18), matters of concern in Egypt (2016-2019) and matters of care in the Upper Rhine (2018-22), the focus turns toward matters of violence in the Congo (2022). From matter to mater, mother-earth, the garden to exploitation. From science, water and climate to migration, oppression and extermination.
The long-term research is accessible through interactive web documentation. The platform serves as a continuous media-archaeological archive for a speculative ethnography. The relational structure of the videographic essay is enabling the forensic processing of single documents in the sense of the actor-network theory.
The subject of the presentation at IFM is a field trip to the Congo planned for March 2022, which will focus on the ambivalence of violence and care in collaboration with local artists. The field trip is based on the postcolonial reflection luderitzcargo by the author from 1996, in which a freight container was transformed into a translocal cinema in Namibia.
Through the journey to Congo, a group of media artists, a psychotherapist, a theater dramaturg, a filmmaker and a philosopher intend to explore the political, technological and psycho-geographic borders. By artistic interventions with locals, we want to interfere with relational string figures as part of the new Earth Politics. They are focusing on the displaced consumption of resources which are hard-fought and guarantee prosperity in the global north. The so-called ghost acreages are repressed and justified as part of a civilizational mission. With this trip, we want to confront our self-lies with the ones of our hosts. We want to confront ourselves with the foreign, the dark and the displaced ghosts within ourselves. In the presentation at the #IFM2022 Conference, the platform DE\GLOBALIZE will be problematized itself as an example of epistemic violence for the ethnographic memory of (Western) knowledge.
We are not the missionaries but the perplexed travellers. In our search movement, we are dealing with psychoanalysis, video, performance and trance. As disoriented white men we try the reversal of Black Skin and White Mask by Franz Fanon without blackfacing. We will not only care about the sensitivity of our skin but that of our g/hosts and the one of mother earth.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hochvolt-Batterie (12) zum Speichern von elektrischer Energie, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (14) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, mit einem Stromrichter (16), mittels welchem von der Hochvolt-Batterie (12) bereitstellbare Hochvolt-Gleichspannung in Hochvolt-Wechselspannung zum Betreiben der elektrischen Maschine (14) umwandelbar ist, und mit einem Ladeanschluss (20) zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Laden der Hochvolt-Batterie (12), wobei der Stromrichter (16) als ein Drei-Stufen-Stromrichter ausgebildet ist und wenigstens eine einer Phase (u) der elektrischen Maschine (14) zugeordnete Schaltereinheit (46) aufweist, welche zwei in Reihe geschaltete Schaltergruppen (52, 54) umfasst, die jeweils zwei in Reihe geschaltete IGBTs (T11, T12, T13, T14) aufweisen, wobei zwischen den IGBTs (T11, T12) einer der Schaltergruppen (52, 54) ein Anschluss (64) angeordnet ist, welcher direkt mit einer Leitung (34) des Ladeanschlusses (20) elektrisch verbunden ist.
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.
Running shoes were categorized either as motion control, cushioned, or minimal footwear in the past. Today, these categories blur and are not as clearly defined. Moreover, with the advances in manufacturing processes, it is possible to create individualized running shoes that incorporate features that meet individual biomechanical and experiential needs. However, specific ways to individualize footwear to reduce individual injury risk are poorly understood. Therefore, the purpose of this scoping review was to provide an overview of (1) footwear design features that have the potential for individualization; (2) human biomechanical variability as a theoretical foundation for individualization; (3) the literature on the differential responses to footwear design features between selected groups of individuals. These purposes focus exclusively on reducing running-related risk factors for overuse injuries. We included studies in the English language on adults that analyzed: (1) potential interaction effects between footwear design features and subgroups of runners or covariates (e.g., age, gender) for running-related biomechanical risk factors or injury incidences; (2) footwear perception for a systematically modified footwear design feature. Most of the included articles (n = 107) analyzed male runners. Several footwear design features (e.g., midsole characteristics, upper, outsole profile) show potential for individualization. However, the overall body of literature addressing individualized footwear solutions and the potential to reduce biomechanical risk factors is limited. Future studies should leverage more extensive data collections considering relevant covariates and subgroups while systematically modifying isolated footwear design features to inform footwear individualization.
Featherweight Generic Go (FGG) is a minimal core calculus modeling the essential features of the programming language Go. It includes support for overloaded methods, interface types, structural subtyping and generics. The most straightforward semantic description of the dynamic behavior of FGG programs is to resolve method calls based on runtime type information of the receiver.
This article shows a different approach by defining a type-directed translation from FGG to an untyped lambda-calculus. The translation of an FGG program provides evidence for the availability of methods as additional dictionary parameters, similar to the dictionary-passing approach known from Haskell type classes. Then, method calls can be resolved by a simple lookup of the method definition in the dictionary.
Every program in the image of the translation has the same dynamic semantics as its source FGG program. The proof of this result is based on a syntactic, step-indexed logical relation. The step-index ensures a well-founded definition of the relation in the presence of recursive interface types and recursive methods.
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.
The importance of machine learning has been increasing dramatically for years. From assistance systems to production optimisation to support the health sector, almost every area of daily life and industry comes into contact with machine learning. Besides all the benefits that ML brings, the lack of transparency and the difficulty in creating traceability pose major risks. While there are solutions that make the training of machine learning models more transparent, traceability is still a major challenge. Ensuring the identity of a model is another challenge. Unnoticed modification of a model is also a danger when using ML. One solution is to create an ML birth certificate and an ML family tree secured by blockchain technology. Important information about training and changes to the model through retraining can be stored in a blockchain and accessed by any user to create more security and traceability about an ML model.
Narrowband Internet-of-Things (NB-IoT) is a 3rd generation partnership project (3GPP) standardized cellular technology, adopted for 5G and optimized for massive Machine Type Communication (mMTC). Applications are anticipated around infrastructure monitoring, asset management, smart city and smart energy applications. In this paper, we evaluate the suitability of NB-IoT for private (campus) networks in industrial environments, including complex cloud-based applications around process automation. An end-to-end system has been developed, comprising of a sensor unit connected to a NB-IoT modem, a base station (gNodeB) equipped with a beamforming array and a local (private) network architecture comprising a sensor management system in the edge cloud. The experimental study includes field tests in realistic industrial environments with latency, reliability and coverage measurements. The results show a good suitability of NB-IoT for process automation with high scalability, low-power requirements and moderate latency requirements.
The identification of vulnerabilities is an important element in the software development life cycle to ensure the security of software. While vulnerability identification based on the source code is a well studied field, the identification of vulnerabilities on basis of a binary executable without the corresponding source code is more challenging. Recent research has shown, how such detection can be achieved by deep learning methods. However, that particular approach is limited to the identification of only 4 types of vulnerabilities. Subsequently, we analyze to what extent we could cover the identification of a larger variety of vulnerabilities. Therefore, a supervised deep learning approach using recurrent neural networks for the application of vulnerability detection based on binary executables is used. The underlying basis is a dataset with 50,651 samples of vulnerable code in the form of a standardized LLVM Intermediate Representation. The vectorised features of a Word2Vec model are used to train different variations of three basic architectures of recurrent neural networks (GRU, LSTM, SRNN). A binary classification was established for detecting the presence of an arbitrary vulnerability, and a multi-class model was trained for the identification of the exact vulnerability, which achieved an out-of-sample accuracy of 88% and 77%, respectively. Differences in the detection of different vulnerabilities were also observed, with non-vulnerable samples being detected with a particularly high precision of over 98%. Thus, the methodology presented allows an accurate detection of 23 (compared to 4) vulnerabilities.
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 diesem Kapitel geht es um die Frage, welche systematischen Vorgehensmodelle dazu beitragen können, dass einzelne Bereiche in Industrieunternehmen auf ihrem Weg im Rahmen der digitalen Transformation unterstützt werden können. Die Darstellung erfolgt anhand eines Anwendungsbeispiels im Service-Sektor des Maschinenbaus.
Im Kern dieser Arbeit geht es um das Begreifen von Kognition. Der Kognitionsbegriff wird zur Schlüsselkategorie in den basalen Gedanken- bzw. Modellgebäuden und den daraus entwickelten Algorithmen. Es ist eine Arbeit, die unter anderem die philosophischen Positionen des Reduktionismus, Funktionalismus und Konstruktivismus mit einer kognitiven Theorie so in Verbindung bringt, um diese erkenntnistheoretischen Ismen mit den Erkenntnissen einer technologisierten Kognitionswissenschaft zu synchronisieren und als algorithmisierte Theorie im Rahmen eines Entwicklungsprojekt als artifizielle Kognition zu realisieren. Die Arbeit ist somit theoretisch fundiert und praktisch orientiert.
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.
Due to the Covid-19 pandemic, the RoboCup WorldCup 2021 was held completely remotely. For this competition the Webots simulator (https://cyberbotics.com/) was used, so all teams needed to transfer their robot to the simulation. This paper describes our experiences during this process as well as a genetic learning approach to improve our walk engine to allow a more stable and faster movement in the simulation. Therefore we used a docker setup to scale easily. The resulting movement was one of the outstanding features that finally led to the championship title.
This review provides an overview on the production and analysis techniques of antioxidative peptides from food proteins. Regarding the production of antioxidative peptides, interlinked factors must be considered. Depending on the protein substrate, different peptidases or peptidase systems containing multiple enzymes as well as a specific production process must be chosen. The antioxidative peptides might be produced in a batch process including multiple pre- and post-treatments, besides the hydrolyses with peptidases itself. As an alternative, the potential of continuous production systems is discussed in this review. Furthermore, robust analyses tools are needed to gain control of the process and final product properties. With no standardized methodology available for antioxidative peptide evaluation, pros and cons of various strategies for peptide separation and antioxidative measurement are discussed in this review. Therefore, this review provides a roadmap for antioxidative peptide generation from various sources for research and development as well as for potential industrial use.
Gas Analysis and Optimization of Debinding and Sintering Processes for Metallic Binder-Based AM*
(2022)
Binder-based additive manufacturing processes for metallic
AM components in a wide range of applications usually use
organic binders and process-related additives that must be
thermally removed before sintering. Debinding processes are
typically parameterized empirically and thus far from the optimum.
Since debinding based on thermal decomposition processes
of organic components and the subsequent thermochemical
reactions between process atmosphere and metal
powder materials make uncomplicated parameterization difficult,
in-situ instrumentation was introduced at Fraunhofer
IFAM. This measurement method relies on infrared spectroscopy
and mass spectrometry in various furnace concepts to
understand the gas processes of decomposition of organic
components and the subsequent thermochemical reactions
between the carrier gas atmosphere and the metal part, as well
as their kinetics. This method enables an efficient optimization
of the temperature-time profiles and the required atmosphere
composition to realize dense AM components with low contamination.
In the paper, the optimization strategy is presented,
and the achievable properties are illustrated using a fused
filament fabrication (FFF) component example made of 316L
stainless steel.
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.
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.
Fusion 360 – kurz und bündig
(2022)
Dieses Lehrbuch ermöglicht dem Anfänger in der 3D-Modellierung einen schnellen Einstieg in die Arbeit mit dem cloudbasierten CAD-System Autodesk® Fusion 360TM. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den grundlegenden Funktionen zur Modellierung von Einzelteilen und dem Zusammenbau von Produkten, sowie in der Erstellung von einfachen technischen Zeichnungen. Dabei werden bei jedem Schritt die besonderen Anforderungen an eine 3D-Druck-gerechte Gestaltung erläutert und umgesetzt. Somit ist das Ergebnis dieser „Schritt für Schritt“-Anleitung die vollständige Modellierung eines Miniatur-Automobils, das am 3D-Drucker in ein reales Modell umgesetzt werden kann. Das didaktische Konzept ist so ausgelegt, dass alle Schritte für ein Selbststudium geeignet sind.
In der vorliegenden Auflage wurde die Konstruktionsmethodik überarbeitet und einige Kapitel wurden ergänzt, beispielweise um das Erstellen von Teams.
Dieses Lehrbuch ermöglicht Anfängern in der 3D-Modellierung einen schnellen Einstieg in die Arbeit mit dem cloudbasierten praxisorientierten CAD-System Onshape. Dabei werden bei jedem Schritt die besonderen Anforderungen an eine 3D-Druck-gerechte Gestaltung erläutert und umgesetzt. Somit ist das Ergebnis dieser „Schritt für Schritt“-Anleitung die vollständige Modellierung eines Miniatur-Automobils, das am 3D-Drucker in ein reales Modell umgesetzt werden kann. Die vorliegende Auflage enthält nun eine Übersicht der 3D-Druckwerkstoffe und geht auf die aktuellen Weiterentwicklungen von Onshape ein. Die neue vereinfachte Anmeldung sowie die Erstellung einer Explosionsdarstellung werden in zwei neuen Kapiteln demonstriert.
Um die Geräuschanregung von Schneckengetrieben im Automobil möglichst gering zu halten, gilt es die dafür ausschlaggebenden Parameter der Schnecke zu untersuchen. Die primären Einflussfaktoren bilden die Schiefstellung sowie die Exzentrizität der Achse des Mittenzylinders der Schnecke. Diese beiden Werte werden aktuell im Rundlauf Fr zusammengefasst, welcher auf einer 3D-Koordinatenmessmaschine, durch vermessen der Schnecke bestimmt wird. Aufgrund des hohen Zeitaufwands von 20 Minuten pro Schnecke befindet sich zudem ein optischer Rundlaufprüfstand in der Entwicklung. Mit jenem ist es möglich die Schiefstellung und Exzentrizität in einem Bruchteil der Zeit zu bestimmen.
In dieser Arbeit wird in einer Problemanalyse zunächst untersucht, ob die alleinige Ausgabe des Rundlaufs den Anforderungen an die Vorhersage der Geräuschanregung genügt. Aus den daraus gewonnen Erkenntnissen wird mittels der Software MATLAB® ein Algorithmus entwickelt, welcher aus den Daten der 3D-Koordinatenmessmaschine die Schiefstellung und Exzentrizität auf unterschiedliche Weise berechnet. In mehreren Versuchsreihen werden FPS-Schnecken aus der Fertigung auf beiden Versuchsständen vermessen und die daraus gewonnenen Messwerte ausgewertet. Bei dieser Auswertung werden beide Versuchsstände miteinander, aber auch die Werte der Auswerteverfahren innerhalb der Algorithmen verglichen.
Bei diesem Vergleich stellt sich heraus, dass die Ergebnisse ähnliche Tendenzen aufzeigen. Die Abweichung der beiden Vergleichsprozesse ist vor allem beim Vergleich mit den Ergebnissen am Zahnkopf des optischen Rundlaufprüfstands meist gering. Große Abweichungen zwischen den Vergleichsprozessen lassen sich auch innerhalb der Auswertung des optischen Rundlaufprüfstandes erkennen, da hier die Differenz zwischen Zahnflanke und Zahnkopf ebenfalls bis zu 100 % betragen kann.
Das Thema Elektromobilität wird immer wichtiger, was unter anderem durch den Ausbau eines kabelgebunden Ladenetzes deutlich wird. Aber auch die Entwicklung berührungsloser Ladetechnologien schreitet voran. So existieren bereits zahlreiche Projekte, die das Laden von Elektrofahrzeugen untersuchen. Untersucht wird hierbei das induktive statische sowie induktive dynamische Laden. In Norwegen, als einer der am schnellsten wachsenden Märkte in Bezug auf die Elektromobilität, wurde im Rahmen dieser Entwicklungsarbeit im Jahr 2020 ein Projekt initiiert, welches das berührungslose Laden mittels Induktion in der Praxis untersucht.
Da die Elektromobilität auch regional ein wichtiges Thema ist und weiter voran gebracht wird, brachte das Induktionsprojekt aus Norwegen den Anstoß, ein derartiges Vorhaben in Offenburg zu initiieren. Ziel des Vorhabens ist dabei, an Taxiständen am Offenburger Bahnhof eine Infrastruktur für induktiv ladbare Taxen aufzubauen, damit Elektro-Taxen während sie auf Kunden warten, kabellos aufgeladen werden können. Da die Durchführung eines solchen Projekts möglicherweise sehr teuer ist, ist es sinnvoll zunächst zu überprüfen, ob einem derartigen Vorhaben etwas im Wege steht.
Daher ist das Ziel der vorliegenden Arbeit im Rahmen einer vorläufigen Machbarkeitsstudie die Frage zu erörtern, ob das Induktionsprojekt am Standort Offenburg eine detaillierte Machbarkeitsstudie rechtfertigt oder nicht und aufzuzeigen, welche noch zu klärenden Punkte es gibt.
Aus diesem Grund wurden sechs Bereiche einer Machbarkeitsstudie zur Analyse ausgewählt. Dabei wurden unter anderem die Themen Standortanalyse, Stakeholderanalyse oder die Technische Machbarkeit bearbeitet. Zur Veranschaulichung des Schwerpunkts des jeweiligen Analysebereichs, wurde zu Beginn jeden Analysebereichs eine oder mehrere Leitfragen gestellt. Weiterhin erfolgte eine Maßnahmenplanung, die den Erfolg des Projekts fördern könnte.
Das Ergebnis der vorläufigen Machbarkeitsstudie zeigt, dass keine Notwendigkeit zu einer detaillierten Machbarkeitsstudie besteht. Stattdessen könnte das Projekt direkt in die Projektvorbereitungs- bzw. Planungsphase übergehen, da über die wichtigsten Analysebereiche ausreichend Informationen gewonnen werden konnten und zu klärende Fragen aufgezeigt wurden. In einem nächsten Schritt könnte nun die konkrete Öffentlichkeitsarbeit und die Umsetzung der Maßnahmen durchgeführt werden.
Die Optimierung der Auftragsterminierung und Einsteuerungsreihenfolge hat großen Einfluss auf die Produktivität von Fertigungssystemen. Genetische Algorithmen und Simulation sind verbreitete Werkzeuge zur Optimierung. Dieser Beitrag beschreibt einen neuen Ansatz zur Optimierung durch einen genetischen Algorithmus und der Simulation in dynamischen Modellen. Eine illustrative Fallstudie validiert den Ansatz und zeigt das Potenzial zur ganzheitlichen Verbesserung von Fertigungssystemen auf.
Additive manufacturing offers completely new production technologies thanks to the layered structure and the simultaneous processing of several materials. In order to exploit the potential of this new technology, it is already necessary in product development to consider the components no longer as monolithic blocks, but as a structure of many layers and individual elements (voxels). Therefore, this paper will examine the current state of voxel-based CAD systems and the subsequent 3D multi-material printing of the designed components. Different voxel-based CAD systems are used and analyzed for component design and a sample component is additively manufactured. The results show that simple components can be designed using voxel-based CAD systems. With the application of 3D multi-material printing, different materials and thus functions can be assigned to the designed voxel-based CAD-model.
Digitalisierung ist ein populäres Wort mit diffuser Bedeutung. Aus der technischen Signalverarbeitung stammend, wird es heute in vielfältiger Form verwendet. Man kann damit einen gesellschaftlichen Megatrend beschreiben, die öffentliche Verwaltung zur Modernisierung auffordern oder produkt- wie prozessbezogene Veränderungen in Unternehmen begründen.
Die Kernfunktionen von Währungen sind daraufhin zu untersuchen, wie sie im Kontext der Digitalisierung bestmöglich erbracht werden können, und das schließt die Möglichkeit einer Entkoppelung der Funktionen mit ein. Die Instrumente, welche die Wertaufbewahrungsfunktion, die Abwicklung von Bezahlvorgängen und die Funktion als Rechen- und Bilanzierungseinheit optimal realisieren, könnten also in einer digitalisierten Wirtschaft auseinanderfallen und sich neu verknüpfen. Private und staatliche Digitalwährungen sind Konzepte, die solche Rekombinationen beinhalten.
„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.
In this paper, a temperature-dependent viscoplasticity model is presented that describes thermal and cyclic softening of the hot work steel X38CrMoV5-3 under thermomechanical fatigue loading. The model describes the softening state of the material by evolution equations, the material properties of which can be determined on the basis of a defined experimental program. A kinetic model is employed to capture the effect of coarsening carbides and a new isotropic cyclic softening model is developed that takes history effects during thermomechanical loadings into account. The temperature-dependent material properties of the viscoplasticity model are determined on the basis of experimental data measured in isothermal and thermomechanical fatigue tests for the material X38CrMoV5-3 in the temperature range between 20 and 650 °C. The comparison of the model and an existing model for isotropic softening shows an improved description of the softening behavior under thermomechanical fatigue loading. A good overall description of the experimental data is possible with the presented viscoplasticity model, so that it is suited for the assessment of operating loads of hot forging tools.
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.