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- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (213)
- Fakultät Medien (M) (ab 22.04.2021) (211)
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Strings P
(2021)
Strings is an audiovisual performance for an acoustic violin and two generative instruments, one for creating synthetic sounds and one for creating synthetic imagery. The three instruments are related to each other conceptually , technically, and aesthetically by sharing the same physical principle, that of a vibrating string. This submission continues the work the authors have previously published at xCoAx 2020. The current submission briefly summarizes the previous publication and then describes the changes that have been made to Strings. The P in the title emphasizes, that most of these changes have been informed by experiences collected during rehearsals (in German Proben). These changes have helped Strings to progress from a predominantly technical framework to a work that is ready for performance.
Die wachsende Verbreitung von KI-gesteuerten Empfehlungssystemen und personalisiertem Lernen in LXPs wirft grundlegende ethische Fragen für Anwender auf, insbesondere hinsichtlich der Transparenz und Nachvollziehbarkeit dieser Systeme. Diese Bachelorarbeit behandelt die Schnittstelle zwischen KI, Ethik und Bildung, wobei der Schwerpunkt auf der Erklärbarkeit von KI-basierten Systemen liegt. Das Beispiel, das für die Untersuchung herangezogen wird, ist Moodle LXP an der Hochschule Offenburg. Die Motivation dieser Arbeit entspringt der dringenden Notwendigkeit, die Akzeptanz und Vertrauenswürdigkeit von KI-Systemen in Bildungsumgebungen zu fördern, indem Erklärbarkeit als integraler Bestandteil integriert wird.
Im Rahmen des Projekts KompiLe wird Moodle zu einer sogenannten Learning Experience Platform (LXP) ausgebaut, die Studierenden personalisiertes, selbstbestimmtes Lernen ermöglicht. Zentrale Elemente der LXP sind Bewertungen interner und externer Lernressourcen sowie individualisierte, auf KI basierende Lernempfehlungen für Studierende. Diese Empfehlungen beruhen auf der Analyse persönlicher Daten der Studierenden, was eine grundlegende Voraussetzung für das Funktionieren des Systems darstellt. Damit Studierende solchen KI-basierten Lernempfehlungen vertrauen, müssen angemessene Erklärungen die gesamte Prozesskette begleiten. Dies beinhaltet die freiwillige Freigabe persönlicher Daten, die Erstellung von Bewertungen sowie die Präsentation persönlicher Lernempfehlungen.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, eine benutzerfreundliche Integration von Erklärungen für die genannten Prozesse in Moodle LXP zu entwickeln. Dies soll dazu beitragen, die Vertrauenswürdigkeit und Akzeptanz des durch KI unterstützten Lernens zu stärken. Die Arbeit konzentriert sich auf die Konzeption verständlicher Erklärungen für verschiedene Arten von Bewertungen und Lernempfehlungen sowie deren Integration und Darstellung in Moodle LXP. Die entwickelte Benutzeroberfläche zielt darauf ab, Studierende zu entlasten und ihnen hilfreiche sowie thematisch sinnvolle Informationen für die KI-basierten Empfehlungen bereitzustellen. Es wurde ein Konzept für die Erklärbarkeit erstellt und als Mockup umgesetzt. Abschließend wurde die grobe Voransicht des fertigen Designs in ausgewählten Gruppen von Studierenden evaluiert, und die Auswirkungen auf die Vertrauenswürdigkeit und Akzeptanz der Empfehlungen auf die Lernenden wurden untersucht.
Strings
(2020)
This article presents the currently ongoing development of an audiovisual performance work with the title Strings. This work provides an improvisation setting for a violinist, two laptop performers, and two generative systems. At the core of Strings lies an approach that establishes a strong correlation among all participants by means of a shared physical principle. The physical principle is that of a vibrating string. The article discusses how this principle is used in both natural and simulated forms as main interaction layer between all performers and as natural or generative principle for creating audio and video.
Implementation and Evaluation of an Assisting Fuzzer Harness Generation Tool for AUTOSAR Code
(2024)
The digitalization in vehicles tends to add more connectivity such as over-the-air (OTA) updates. To achieve this digitization, each ECU (Electronic Control Unit) becomes smarter and needs to support more and more different externally available protocols such as TLS, which increases the attack surface for attackers. To ensure the security of a vehicle, fuzzing has proven to be an effective method to discover memory-related security vulnerabilities. Fuzzing the software run- ning on a ECU is not an easy task and requires a harness written by a human. The author needs a deep understanding of the specific service and protocol, which is time consuming. To reduce the time needed by a harness author, this thesis aims to develop FuzzAUTO, the first assistant harness generation tool targeting the AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) BSW (Basic Software) to support manual harness generation.
The progress in machine learning has led to advanced deep neural networks. These networks are widely used in computer vision tasks and safety-critical applications. The automotive industry, in particular, has experienced a significant transformation with the integration of deep learning techniques and neural networks. This integration contributes to the realization of autonomous driving systems. Object detection is a crucial element in autonomous driving. It contributes to vehicular safety and operational efficiency. This technology allows vehicles to perceive and identify their surroundings. It detects objects like pedestrians, vehicles, road signs, and obstacles. Object detection has evolved from being a conceptual necessity to an integral part of advanced driver assistance systems (ADAS) and the foundation of autonomous driving technologies. These advancements enable vehicles to make real-time decisions based on their understanding of the environment, improving safety and driving experiences. However, the increasing reliance on deep neural networks for object detection and autonomous driving has brought attention to potential vulnerabilities within these systems. Recent research has highlighted the susceptibility of these systems to adversarial attacks. Adversarial attacks are well-designed inputs that exploit weaknesses in the deep learning models underlying object detection. Successful attacks can cause misclassifications and critical errors, posing a significant threat to the functionality and safety of autonomous vehicles. With the rapid development of object detection systems, the vulnerability to adversarial attacks has become a major concern. These attacks manipulate inputs to deceive the target system, significantly compromising the reliability and safety of autonomous vehicles. In this study, we focus on analyzing adversarial attacks on state-of-the-art object detection models. We create adversarial examples to test the models’ robustness. We also check if the attacks work on a different object detection model meant for similar tasks. Additionally, we extensively evaluate recent defense mechanisms to see how effective they are in protecting deep neural networks (DNNs) from adversarial attacks and provide a comprehensive overview of the most commonly used defense strategies against adversarial attacks, highlighting how they can be implemented practically in real-world situations.
In Deutschland wird zur Bewertung von KWK-Anlagen die Stromgutschriftmethode angewendet. Dies ist die Standardmethode dieses Arbeitsblattes und der DIN V 18599-1. Die vorliegende Fassung der FW 309-1 ist wie seine früheren Fassungen als Anwendungs- und Auslegungshilfe zu den geltenden Normen und Gesetzen konzipiert, da diese Dokumente Regelungslücken aufweisen. Das Bilanzierungsprinzip, die meisten Primärenergiefaktoren und die KWK-Bewertungsmethode wurden beibehalten.
Änderung gegenüber der Fassung 2021:
Anhang A, Tabelle A.3: In der Neufassung des Gebäudeenergiegesetzes ab dem 1.1.2023 wird ein neuer Primärenergiefaktor für netzbezogenen Strom von 1,2 für Großwärmepumpen festgelegt. Diese Festlegung wird in dieses Dokument übernommen.
Privacy is the capacity to keep some things private despite their social repercussions. It relates to a person’s capacity to control the amount, time, and circumstances under which they disclose sensitive personal information, such as a person’s physiology, psychology, or intelligence. In the age of data exploitation, privacy has become even more crucial. Our privacy is now more threatened than it was 20 years ago, outside of science and technology, due to the way data and technology highly used. Both the kinds and amounts of information about us and the methods for tracking and identifying us have grown a lot in recent years. It is a known security concern that human and machine systems face privacy threats. There are various disagreements over privacy and security; every person and group has a unique perspective on how the two are related. Even though 79% of the study’s results showed that legal or compliance issues were more important, 53% of the survey team thought that privacy and security were two separate things. Data security and privacy are interconnected, despite their distinctions. Data security and data privacy are linked with each other; both are necessary for the other to exist. Data may be physically kept anywhere, on our computers or in the cloud, but only humans have authority over it. Machine learning has been used to solve the problem for our easy solution. We are linked to our data. Protect against attackers by protecting data, which also protects privacy. Attackers commonly utilize both mechanical systems and social engineering techniques to enter a target network. The vulnerability of this form of attack rests not only in the technology but also in the human users, making it extremely difficult to fight against. The best option to secure privacy is to combine humans and machines in the form of a Human Firewall and a Machine Firewall. A cryptographic route like Tor is a superior choice for discouraging attackers from trying to access our system and protecting the privacy of our data There is a case study of privacy and security issues in this thesis. The problems and different kinds of attacks on people and machines will then be briefly talked about. We will explain how Human Firewalls and machine learning on the Tor network protect our privacy from attacks such as social engineering and attacks on mechanical systems. As a real-world test, we will use genomic data to try out a privacy attack called the Membership Inference Attack (MIA). We’ll show Machine Firewall as a way to protect ourselves, and then we’ll use Differential Privacy (DP), which has already been done. We applied the method of Lasso and convolutional neural networks (CNN), which are both popular machine learning models, as the target models. Our findings demonstrate a logarithmic link between the desired model accuracy and the privacy budget.
This study investigates the impact of global payroll outsourcing on organizational efficiency and cost reduction based on the analysis of diverse implications stemming from thirty one (31) survey results. The findings reveal multifaceted challenges and benefitsassociated with outsourcing global payroll processing.
The research also unveils the most benefits of global payroll outsourcing. Notably, there's a consensus on the reduction in time-to-process payroll, cost per payroll processed, and improved payroll accuracy rate. Outsourcing streamlines processes, enhances operational efficiency, and contributes to faster, more accurate financial reporting.
Despite these benefits and challenges, statistical analysis reveals weak correlations between outsourcing global payroll and cost reduction or improved efficiency in various parameters, indicating a lack of a significant relationship. Consequently, the results, suggest no substantial correlation between global payroll outsourcing and enhanced efficiency or cost reduction based on this study's data.
Decarbonisation Strategies in Energy Systems Modelling: APV and e-tractors as Flexibility Assets
(2023)
This work presents an analysis of the impact of introducing Agrophotovoltaic technologies and electric tractors into Germany’s energy system. Agrophotovoltaics involves installing photovoltaic systems in agricultural areas, allowing for dual usage of the land for both energy generation and food production. Electric tractors, which are agricultural machinery powered by electric motors, can also function as energy storage units, providing flexibility to the grid. The analysis includes a sensitivity study to understand how the availability of agricultural land influences Agrophotovoltaic investments, followed by the examination of various scenarios that involve converting diesel tractors to electric tractors. These scenarios are based on the current CO2 emission reduction targets set by the German Government, aiming for a 65% reduction below 1990 levels by 2030 and achieving zero emissions by 2045. The results indicate that approximately 3% of available agricultural land is necessary to establish a viable energy mix in Germany. Furthermore, the expansion of electric tractors tends to reduce the overall system costs and enhances the energy-cost-efficiency of Agrophotovoltaic investments.
KI-gestützte Cyberangriffe
(2023)
Die Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und des Deep Learning haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Insbesondere Technologien wie Large Language Models (LLMs) machen KI-Technologie innerhalb kurzer Zeit zugänglich für die Allgemeinheit. Die Generierung von Text, Bild und Sprache durch künstliche Intelligenz erzielt innerhalb kurzer Zeit gute Ergebnisse. Parallel zu dieser Entwicklung hat die Cyberkriminalität in den vergangenen Jahren im Bereich der KI zugenommen. Cyberangriffe verursachen im Zuge der Digitalisierung größeren Schaden und Angriffe entwickeln sich kontinuierlich weiter, um bestehende Schutzmaßnahmen zu umgehen.
Diese Arbeit bietet eine Einführung in das Themengebiet KI-gestützte Cyberangriffe. Sie präsentiert aktuelle KI-gestützte Cyberangriffsmodelle und analysiert, inwiefern diese für Anfänger*innen in der Cyberkriminalität zugänglich sind.
Das Softwareunternehmen HRworks implementiert eine Personalverwaltungssoftware unter Verwendung der Programmiersprache Smalltalk und des Model-View-Controller (MVC) Musters. Innerhalb des Unternehmens erfordert jede Model-Klasse des Patterns das Vorhandensein einer korrespondierenden Controllerklasse. Controller verfügen über ein wiederkehrendes Grundgerüst, das bei jeder neuen Implementierung umgesetzt werden muss. Die Unterscheidungen innerhalb dieses Grundgerüsts ergeben sich lediglich aus dem Namen und der spezifischen Struktur der korrespondierenden Model-Klasse. Die vorliegende Arbeit adressiert die Herausforderung der automatischen Generierung dieses Controllergrundgerüsts, wobei die Besonderheiten jeder Model-Klasse berücksichtigt wird. Dies wird durch den gezielten Einsatz von Metaprogrammierung in der Programmiersprache Smalltalk realisiert und durch eine Benutzeroberfläche in der Entwicklungsumgebung unterstützt. Zusätzlich wird der Controller um eine Datentypprüfung erweitert, wofür ein spezialisierter Parser implementiert wurde. Dieser extrahiert aus einem definierten Getter der Model-Klasse den entsprechenden Datentyp des Attributes. Im Ergebnis liefert die Arbeit eine Methodik zur automatisierten Generierung und Anpassung von Controllergrundgerüsten sowie dazugehörigen Teststrukturen basierend auf der jeweiligen Model-Klasse. Zusätzlich wird die Funktionalität der Controller durch eine integrierte Datentypprüfung erweitert.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines umfassenden Konzepts zur Umsetzung des Lieferkettensorgfaltspflichtengesetzes (LkSG), welches ab dem 01.01.2024 für Unternehmen mit mehr als 1.000 Beschäftigten in Kraft tritt.
Die Bachelorarbeit ist in zwei Teile aufgebaut: zum einen den Theorieteil, der die Lieferkette in einem Verkehrsunternehmen und das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz umfasst, um eine Wissensbasis zu schaffen und zum anderen den Hauptteil, bestehend aus der Konzeptionierung. Da das Gesetz bereits im Jahr 2023 für große Unternehmen mit mehr als 3.000 Beschäftigten in Kraft trat, stehen bereits zahlreiche Systeme zur Unterstützung der Umsetzung zur Verfügung. Im Verlauf der Arbeit wurde eine Marktrecherche durchgeführt, bei der die geeignetste Softwarelösung für SWEG identifiziert wird. Um diese Untersuchung effektiv durchzuführen, wurden zwei Softwareauswahl-Tools entwickelt, die bei der Analyse und Bewertung helfen. Zusätzlich zum Software-Lösungsansatz wurde ein alternativer Lösungsansatz erarbeitet, der die eigenständige Handlung im Unternehmen vorsieht. Diese beiden Lösungsansätze werden zum Schluss verglichen, um die Geschäftsführung bei der Entscheidung, welche Version sie schließlich verwenden möchte, zu unterstützen.
Das erarbeitete Konzept bildet auch die Grundlage für die zukünftige Entwicklung und Umsetzung von Gesetzen und Richtlinien im Bereich Menschenrechte und Umweltaspekte. Für die Zukunft werden weitere Gesetze in Kraft treten, beispielsweise die kommende EU-Richtlinie.
Vorhofflimmern ist die häufigste tachykarde Herzrhythmusstörung weltweit. Dabei verliert das Herz seinen normofrequenten Sinusrhythmus und schlägt nicht mehr regelmäßig, sondern zu schnell und unregelmäßig. Vorhofflimmern ist normalerweise keine lebensbedrohliche Herzrhythmusstörung, aber es kann zu einem Schlaganfall führen. Die Ursache dieser Herzrhythmusstörung sind die Kreisende bzw. die fokalen Erregungen im linken Atrium, die hauptsächliche aus einer oder mehreren Pulmonalvenen kommen. Die übliche Therapieverfahren des Vorhofflimmerns ist die Pulmonalvenenisolation.
Diese Bachelorthesis beschäftigt sich daher mit der Modellierung unterschiedlicher linksatrialer Fokus-Modelle und intrakardialer Elektrodenkatheter für die Diagnostik und Terminierung von Vorhofflimmern mittels Pulmonalvenenisolation im Offenburger Herzrhythmusmodell nach Schalk, Krämer und Benke, welches in CST
Studio Suite realisiert wurde.
Zu Beginn wurden die verschiedenen linksatrialen fokalen Flimmerquellen modelliert und daraufhin simuliert. Hierbei wurde jeweils eine Simulation mit linksatrialen fokalen Flimmerquellen, die aus einzelnen, dualen oder allen vier Pulmonalvenen kommen, durchgeführt. Es wurde ebenfalls eine weitere Simulation mit Biosignalen (aus der Realität) erstellt. Mit diesen Simulationen konnte nun der elektrische Erregungsablauf sichtbar gemacht werden. Daraufhin wurden die Katheter für die Diagnostik und für die Pulmonalvenenisolation modelliert und in das bestehende Offenburger Herzrhythmusmodell integriert. Bei den Diagnostik-Kathetern handelte es sich um 10-polige Lasso® Katheter, zwei Varianten von PentaRay® NAV eco Katheter und 4-polige Diagnostik-Katheter „OSYPKA FINDER pure®“. Ablationskatheter sind zwei Varianten von Pentaspline Basket pose Katheter und HELIOSTAR™ Ablation Ballon. Abschließend wurden verschiedene Varianten von Isolationsverfahren der Pulmonalvenen modelliert und daraufhin die linksatrialen fokalen Flimmerquellen nach der Isolation der Pulmonalvenen simuliert.
Die Bachelorarbeit „Forensic Chain – Verwaltung digitaler Spuren in Deutschland“ untersucht die Anwendung eines Blockchain-basierten Chain of Custody Systems im deutschen rechtlichen und regulatorischen Kontext. Die digitale Forensik, die sich mit der Sicherung und Analyse digitaler Spuren befasst, gewinnt an Bedeutung, da kriminelle Aktivitäten vermehrt im digitalen Raum stattfinden. Die Blockchain-Technologie bietet transparente und unveränderliche Aufzeichnungen, die sich für die Speicherung von Informationen im Zusammenhang mit digitalen Beweismitteln eignen. Das Hautpziel der Arbeit besteht darin, die Umsetzung eines Chain of Custody Prozesses im Forensic Chain System zu untersuchen und die Eignung dieses Systems im deutschen Raum zu bewerten. Hierfür wird ein Prototyp des Forensic Chain Systems entwickelt, um das erstellte Konzept zu testen. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Wichtigkeit der digitalen Forensik in Deutschland bei und bieten Einblicke in die Einführung von Blockchain-basierten Chain of Custody-Systemen in diesem Bereich. Sie leisten einen Beitrag zur Weiterentwicklung der digitalen Forensik.
Der True-Crime-Podcast erfreut sich in Deutschland einer großen Hörerschaft, die ganz unterschiedliche Nutzungsmotivationen mitbringt. Die Faszination für wahre Kriminalfälle kommt nicht von ungefähr – das Phänomen, welches dieser zugrunde liegt, ist die Morbid Curiosity. Da bislang noch nicht allzu viel Forschung in diesem Gebiet betrieben wurde, gibt diese Arbeit durch einen Vergleich verschiedener Untersuchungen Aufschluss darüber, wo diese Neugier für morbide Ereignisse herkommt. Gleichzeitig soll ein Überblick über das Genre True Crime und das Medium Podcast gegeben werden. Das Ziel ist es, eine Verbindung zwischen dem Phänomen Morbid Curiosity und dem Format True-Crime-Podcast herzustellen. Die Forschungsfrage lautet: Welche Rolle spielt Morbid Curiosity bei der Nutzungsmotivation der Konsumenten von True-Crime-Podcasts? Die Ergebnisse zeigen, dass Frauen andere Nutzungsmotivationen mitbringen als Männer und gleichzeitig die primären Konsumentinnen sind. Die Neugier für morbide Ereignisse spielt dabei durchaus eine Rolle, wenn auch scheinbar eine untergeordnete. Es werden Ansätze für weitere Forschung gegeben.
Introduction: Subjects with mild to moderate hearing loss today often receive hearing aids (HA) with open-fitting (OF). In OF, direct sound reaches the eardrums with minimal damping. Due to the required processing delay in digital HA, the amplified HA sound follows some milliseconds later. This process occurs in both ears symmetrically in bilateral HA provision and is likely to have no or minor detrimental effect on binaural hearing. However, the delayed and amplified sound are only present in one ear in cases of unilateral hearing loss provided with one HA. This processing alters interaural timing differences in the resulting ear signals.
Methods: In the present study, an experiment with normal-hearing subjects to investigate speech intelligibility in noise with direct and delayed sound was performed to mimic unilateral and bilateral HA provision with OF.
Results: The outcomes reveal that these delays affect speech reception thresholds (SRT) in the unilateral OF simulation when presenting speech and noise from different spatial directions. A significant decrease in the median SRT from –18.1 to –14.7 dB SNR is observed when typical HA processing delays are applied. On the other hand, SRT was independent of the delay between direct and delayed sound in the bilateral OF simulation.
Discussion: The significant effect emphasizes the development of rapid processing algorithms for unilateral HA provision.
Variable refrigerant flow (VRF) and variable air volume (VAV) systems are considered among the best heating, ventilation, and air conditioning systems (HVAC) thanks to their ability to provide cooling and heating in different thermal zones of the same building. As well as their ability to recover the heat rejected from spaces requiring cooling and reuse it to heat another space. Nevertheless, at the same time, these systems are considered one of the most energy-consuming systems in the building. So, it is crucial to well size the system according to the building’s cooling and heating needs and the indoor temperature fluctuations. This study aims to compare these two energy systems by conducting an energy model simulation of a real building under a semi-arid climate for cooling and heating periods. The developed building energy model (BEM) was validated and calibrated using measured and simulated indoor air temperature and energy consumption data. The study aims to evaluate the effect of these HVAC systems on energy consumption and the indoor thermal comfort of the building. The numerical model was based on the Energy Plus simulation engine. The approach used in this paper has allowed us to reach significant quantitative energy saving along with a high level of indoor thermal comfort by using the VRF system compared to the VAV system. The findings prove that the VRF system provides 46.18% of the annual total heating energy savings and 6.14% of the annual cooling and ventilation energy savings compared to the VAV system.
In the past ten years, applications of artificial neural networks have changed dramatically. outperforming earlier predictions in domains like robotics, computer vision, natural language processing, healthcare, and finance. Future research and advancements in CNN architectures, Algorithms and applications are expected to revolutionize various industries and daily life further. Our task is to find current products that resemble the given product image and description. Deep learning-based automatic product identification is a multi-step process that starts with data collection and continues with model training, deployment, and continuous improvement. The caliber and variety of the dataset, the design selected, and ongoing testing and improvement all affect the model's effectiveness. We achieved 81.47% training accuracy and 72.43% validation accuracy for our combined text and image classification model. Additionally, we have discussed the outcomes from the other dataset and numerous methods for creating an appropriate model.
As the population grows, so does the amount of biowaste. As demand for energy grows, biogas is a promising solution to the problem. Lignocellulosic materials are challenged of slow degradability due to the presence of polymers such as cellulose, lignin and hemicellulose. There are several pretreatment methods available to enhance the degradability of such materials, including enzymatic pretreatment. In this pretreatment, there are few parameters that can influence the results, the most important being the enzyme to solid ratio and the solid to liquid ratio. During this project, experiments were conducted to determine the optimal conditions for those two factors. It was discovered that a solid to liquid ratio of 31 g of buffer per 1 gram of organic dry matter produced the highest reducing sugar release in flasks when combined with 34 mg of protein per 1 gram of organic dry mass. Additionally, another experiment was carried out to investigate the impact of enzymatic pretreatment on biogas production using artificial biowaste as a substrate. Artificial biowaste produced 577,9 NL/kg oDM, while enzymatically pretreated biowaste produced 639,3 NL/kg oDM. This resulted in a 10,6% rise in cumulative biogas production compared to its use without enzymatic pretreatment. By the conclusion of the investigation, specific cumulative dry methane yields of 364,7 NL/kg oDM and 426,3 NL/kg oDM were obtained from artificial biowaste without and with enzymatic pretreatment, respectively. This resulted in a methane production boost of 16,9%. Additionally in case of the reactors with enzymatically pretreated substrate kinetic constant was lower more than double, where maximum volume of biogas increased, comparing to the reactors without enzymatic pretreatment.
Recently, photovoltaic (PV) with energy storage systems (ESS) have been widely adopted in buildings to overcome growing power demands and earn financial benefits. The overall energy cost can be optimized by combining a well-sized hybrid PV/ESS system with an efficient energy management system (EMS). Generally, EMS is implemented within the overall functions of the Building Automation System (BAS). However, due to its limited computing resources, BAS cannot handle complex algorithms that aim to optimize energy use in real-time under different operating conditions. Furthermore, islanding the building's local network to maximize the PV energy share represents a challenging task due to the potential technical risks. In this context, this article addresses an improved approach based on upgrading the BAS data analytics capability by means of an edge computing technology. The edge communicates with the BAS low-level controller using a serial communication protocol. Taking advantage of the high computing ability of the edge device, an optimization-based EMS of the PV/ESS hybrid system is implemented. Different testing scenarios have been carried out on a real prototype with different weather conditions, and the results show the implementation feasibility and technical performance of such advanced EMS for the management of building energy resources. It has also been proven to be feasible and advantageous to operate the local energy network in island mode while ensuring system safety. Additionally, an estimated energy saving improvement of 6.23 % has been achieved using optimization-based EMS compared to the classical rule-based EMS, with better ESS constraints fulfillment.
For the treatment of bone defects, biodegradable, compressive biomaterials are needed as replacements that degrade as the bone regenerates. The problem with existing materials has either been their insufficient mechanical strength or the excessive differences in their elastic modulus, leading to stress shielding and eventual failure. In this study, the compressive strength of CPC ceramics (with a layer thickness of more than 12 layers) was compared with sintered β-TCP ceramics. It was assumed that as the number of layers increased, the mechanical strength of 3D-printed scaffolds would increase toward the value of sintered ceramics. In addition, the influence of the needle inner diameter on the mechanical strength was investigated. Circular scaffolds with 20, 25, 30, and 45 layers were 3D printed using a 3D bioplotter, solidified in a water-saturated atmosphere for 3 days, and then tested for compressive strength together with a β-TCP sintered ceramic using a Zwick universal testing machine. The 3D-printed scaffolds had a compressive strength of 41.56 ± 7.12 MPa, which was significantly higher than that of the sintered ceramic (24.16 ± 4.44 MPa). The 3D-printed scaffolds with round geometry reached or exceeded the upper limit of the compressive strength of cancellous bone toward substantia compacta. In addition, CPC scaffolds exhibited more bone-like compressibility than the comparable β-TCP sintered ceramic, demonstrating that the mechanical properties of CPC scaffolds are more similar to bone than sintered β-TCP ceramics.
Background/Purpose
Several methods are used to evaluate the outcome of total hip arthroplasty (THA), however, their relationship at different time points after surgery is unclear. The purpose of this exploratory study was to investigate correlations between self-report function, performance-based tests (PBTs) and biomechanical parameters in patients 12 months after THA.
Methods
Eleven patients were included in this preliminary cross-sectional study. Hip disability and Osteoarthritis Outcome Score (HOOS) was completed for self-reported function. As PBTs, the Timed-up-and-Go test (TUG) and 30-Second-Chair-Stand test (30CST) were used. Biomechanical parameters were derived from analyses of hip strength, gait and balance. Potential correlations were calculated using Spearman correlation coefficient r.
Results
HOOS scores and parameters of PBTs showed moderate to strong correlations (0.3 < r < 0.7). Correlation analysis between HOOS scores and biomechanical parameters revealed moderate to strong correlations for hip strength whereas correlations with gait parameters and balance were rather weak (r < 0.3). Moderate to strong correlations were also found between parameters of hip strength and 30CST.
Conclusion
For THA outcome assessment 12 months after surgery, our first results indicate that self-report measures or PBTs could be used. Analysis of hip strength also appears to be reflected in HOOS and PBT parameters and may be considered as an adjunct. Given the weak correlations with gait and balance parameters, we suggest that gait analysis and balance testing should be performed in addition to PROMs and PBTs as they may provide supplementary information, especially for THA patients that are at risk for falls.
The increasing diffusion of rapidly developing AI technologies led to the idea of the experiment to combine TRIZ-based automated idea generation with the natural language processing tool ChatGPT, using the chatbot to interpret the automatically generated elementary solution principles. The article explores the opportunities and benefits of a novel AI-enhanced approach to teaching systematic innovation, analyses the learning experience, identifies the factors that affect students' innovation and problem-solving performance, and highlights the main difficulties students face, especially in interdisciplinary problems.
LogIKTram
(2023)
Der Anstieg des urbanen Verkehrs belastet zunehmend die Anwohner, die Nutzer der Infrastruktur sowie die Umwelt. Während für die Personenbeförderung die Straßenbahnen eine Entlastung bieten, existieren für den innerstädtischen Logistikverkehr keine passenden Angebote. Aus diesem Grund verfolgt das Projekt LogIKTram das Ziel, den Logistikverkehr mit einer Gütertram auf die Schiene zu verlagern. Hierfür werden ein Logistikkonzept sowie verschiedene Planungsmodelle entwickelt, die eine vereinfachte Nutzung erlauben.
Inner Congo
(2023)
This research-creation project, part of the DE\GLOBALIZE artistic research cycle presented at the #IFM2022 Conference, investigates the complexities of Congo violence, care, and colonialism. Drawing on Michel Serres' metaphor of the great estuaries, the study explores the topology of interactive documentaries, blending theory, emotion, and personal experiences. Accessible through the interactive web documentation at http://deglobalize.com, the platform offers a media-archaeological archive for speculative ethnography, enabling the forensic processing of single documents in line with actor-network theory.
KINLI
(2023)
Konsumenten haben immer höhere Ansprüche an Lebensmittelsicherheit, -qualität und -nachhaltigkeit. Bei Fleisch erwarten viele Menschen auch eine artgerechte und ethisch vertretbare Aufzucht, Haltung und Schlachtung der Tiere. Im Projekt KINLI sollen eine Datenplattform und Dienste mit künstlicher Intelligenz entwickelt werden, um mögliche Probleme vorherzusagen. Unternehmen in der Lieferkette können damit proaktiv ihre Prozesse anpassen, bevor Probleme tatsächlich eintreten.
Im Zuge der Machbarkeitsstudie „BubbleMeth“ (FKZ BWFE310091) wurde die Machbarkeit der biologischen Methanisierung in einem neukonzipierten innovativen Pilot-Reaktor, basierend auf einer Gegenstromblasensäule mit separatem Entgasungs-Reaktor, sowohl für den Betrieb in der biologischen in-situ als auch der ex-situ Methanisierung demonstriert.
Die Pilot-Anlage besteht aus einer Gegenstromblasensäule und einem separaten Entgasungs-Reaktor und wurde an der Hochschule Offenburg geplant und gebaut. Die beiden Reaktor-Säulen haben jeweils eine Höhe von 10 m, einen Säulendurchmesser von 0,3 m und ein Gesamtreaktionsvolumen von etwa 1,1 m3. Der Gaseintrag erfolgt über Sinterplatten am Boden der Gegenstromblasensäule. In dieser Begasungssäule strömt die Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung zu den aufsteigenden Gasblasen und reichert sich durch den am Säulenfuß vorliegenden hydraulischen Druck zunehmend mit gelöstem Gas an. Die Säule, in die das Eduktgas am Säulenboden eingetragen wird, ist in Abbildung 1 auf der rechten Seite dargestellt und befindet sich auf der Saugseite einer Pumpe. Bei einer etwa 9,5 m hohen Wassersäule erhöht sich der Absolutdruck am Säulenboden auf etwa 1,95 bar, womit sich die Löslichkeit einer beliebigen Gaskomponente im Vergleich zum Atmosphärendruck bei konstanter Temperatur im Gleichgewicht gemäß dem Henry’schen Gesetz näherungsweise verdoppelt. Dieser Effekt wird genutzt, um die Verfügbarkeit von gelöstem Wasserstoff für die bei der biologischen Methanisierung katalytisch wirkenden hydrogenothrophen Archaeen zu erhöhen. Durch die Zirkulation der Flüssigkeit und den damit erreichten Druckwechsel wird auf der Seite des Entgasungs-Reaktors ein Ausgasen der relativ zum Atmosphärendruck übersättigten Gaskomponente ermöglicht. Durch die Zirkulation der Flüssigkeit über zwei Säulen wird außerdem die räumliche Trennung des Eduktgaseintrages und der Produktgasabtrennung erreicht.
Die in-situ Methanisierung wurde in der Machbarkeitsstudie bis zu einer organischen Beladungsrate von 0,94 kg m-3 d-1 realisiert. Die erwartete Biogasbildungsrate (BGBR) bei vollständiger Umsetzung des Glucose/Fructose-Substrates zu Methan und CO2 lag bei ca. 0,686 m3 m-3 d-1. Die gemessene BGBR erreichte 0,61 ± 0,03 m3 m-3 d-1. Die geringe Abweichung kann auf eine zusätzliche Nutzung des Substrates für den Erhaltungsstoffwechsel des gesamten biologischen Systems zurückgeführt werden. Der maximale volumetrische H2-Eintrag betrug während der in-situ Methanisierung 0,785 m3 m-3 d-1 und ist dabei bezogen auf das gesamte Reaktionsvolumen von ca. 1,1 m3 in beiden Reaktorkolonnen. Das eingesetzte H2:CO2-Verhältnis lag bei 2,3, um einen vollständigen CO2-Umsatz und eine damit verbundene Verschiebung des pH-Wertes in den alkalischen Bereich bei der in-situ Methanisierung zu vermeiden. Die Produktgaszusammensetzung lag stabil bei ca. 80 Vol.% CH4, 18 Vol.% CO2 und geringen Mengen an Stickstoff, die im Wesentlichen aus der manuellen Entnahme der Gasproben resultieren, und entsprach der erwarteten Zusammensetzung bei dem vorgegebenen H2:CO2-Verhältnis.
Im Anschluss an die Untersuchungsphase der in-situ Methanisierung wurde der Prozess auf die ex-situ Methanisierung umgestellt. Dazu wurde die OLR schrittweise reduziert und gleichzeitig der Eintrag von CO2 aus einer Druckgasflasche erhöht. Die ex-situ Methanisierung wurde im Rahmen der Machbarkeitsstudie bis zu einem volumenspezifischen CO2-Eintrag bezogen auf das Gesamtreaktionsvolumen von 1,1 m3 von 0,563 m3 CO2 m-3 d-1 durchgeführt.
Der maximale volumetrische H2-Eintrag betrug während der ex-situ Methanisierung 2,168 m3 m-3 d-1. Das eingesetzte H2:CO2-Verhältnis lag bei 3,6 bis 3,9. Die Produktgaszusammensetzung lag stabil bei ca. 91 Vol.% CH4, 8 Vol.% CO2 und geringen Mengen an Stickstoff, und entsprach der erwarteten Zusammensetzung bei dem vorgegebenen H2:CO2-Verhältnis.
Besonders bemerkenswert war, dass sowohl bei der in-situ als auch der ex-situ Methanisierung und den jeweils in der Machbarkeitsstudie eingesetzten maximalen volumetrischen H2-Einträge weder im austretenden Produktgas am Entgasungsreaktor noch im rezirkulierten Gas am Kopf des Begasungsreaktors Wasserstoff nachzuweisen war. Damit besteht großes Potenzial für eine weitere Steigerung der Methanbildungsrate. Aus diesem Grund sollen die Arbeiten zur biologischen Methanisierung in einem Innovationsprojekt fortgeführt werden. Die Anlage soll hinsichtlich ihrer Eignung in einer relevanten Einsatzumgebung zur Methanisierung von in Biogas enthaltenem CO2-bewertet werden. Dazu soll die Anlage außerdem mit einem preiswerten alkalischen Elektrolyseur kombiniert werden, um das Verfahren so kostengünstig wie möglich zu gestalten. Dieser Elektrolyseur soll in Anlehnung an die fluktuierende Energiebereitstellung Erneuerbarer Energien zyklisch betrieben werden und dabei vor allem zu Zeiten günstiger Spotmarktpreise in Betrieb sein.
In dieser Arbeit werden Untersuchungen an einem neuartigen Sensorkonzept zur Erfassung von Winkelbeschleunigungen durchgeführt. Ziel dieser Arbeit war es, die Möglichkeit, eine Miniaturisierung des Prototyps zu untersuchen. Hierfür wurde eine analytische und experimentelle Untersuchung durchgeführt. Für die analytische Betrachtung erfolgte eine Fehlerfortpflanzung nach Gauß, welche die Fertigungstoleranzen, Dimensionsfehler des Accelerometers, Rauschen und Messabweichungen von Accelerometer und Gyroskop berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Verwendung der hochwertigen Inertial Measurment Units (IMUs) eine theoretische Verkleinerung bis auf 21mm eine höhere Genauigkeit bietet als die numerischen Differentiationen der Winkelgeschwindigkeit.
Für die Verifizierung unter realen Bedingungen wurden verschiedene Prüfkonzepte verglichen.
Dabei erwies sich ein Pendelprüfstand als vielversprechender Ansatz. Durch die Verwendung von Kugellagern kann ein breites Spektrum an Winkelbeschleunigungen abgebildet werden. Die kontinuierliche Erfassung reflektierender Marker auf der Pendelstange ermöglicht die Ermittlung der Winkel, die als Grundlage für ein Modell dienen, wodurch sich reale Winkelbeschleunigungen mit den Messdaten des Sensors vergleichen lassen. Dabei stellt die Modellierung der Verlustterme eine zukünftige Herausforderung dar.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Miniaturisierung des Sensorprototyps möglich ist und das der Pendelprüfstand eine Methode zur Verifizierung darstellt. Dies trägt dazu bei, die Anwendungsmöglichkeiten des Sensorkonzepts in der Praxis zu erweitern.
Blockchain interoperability: the state of heterogenous blockchain-to-blockchain communication
(2023)
Blockchain technology has been increasingly adopted over the past few years since the introduction of Bitcoin, with several blockchain architectures and solutions being proposed. Most proposed solutions have been developed in isolation, without a standard protocol or cryptographic structure to work with. This has led to the problem of interoperability, where solutions running on different blockchain platforms are unable to communicate, limiting the scope of use. With blockchains being adopted in a variety of fields such as the Internet of Things, it is expected that the problem of interoperability if not addressed quickly, will stifle technology advancement. This paper presents the current state of interoperability solutions proposed for heterogenous blockchain systems. A look is taken at interoperability solutions, not only for cryptocurrencies, but also for general data-based use cases. Current open issues in heterogenous blockchain interoperability are presented. Additionally, some possible research directions are presented to enhance and to extend the existing blockchain interoperability solutions. It was discovered that though there are a number of proposed solutions in literature, few have seen real-world implementation. The lack of blockchain-specific standards has slowed the progress of interoperability. It was also realized that most of the proposed solutions are developed targeting cryptocurrency-based applications.
This paper presents an overview of EREMI, a two-year project funded under ERASMUS+ KA203, and its results. The project team’s main objective was to develop and validate an advanced interdisciplinary higher education curriculum, which includes lifelong learning components. The curriculum focuses on enhancing resource efficiency in the manufacturing industry and optimising poorly or non-digitised industrial physical infrastructure systems. The paper also discusses the results of the project, highlighting the successful achievement of its goals. EREMI effectively supports the transition to Industry 5.0 by preparing a common European pool of future experts. Through comprehensive research and collaboration, the project team has designed a curriculum that equips students with the necessary skills and knowledge to thrive in the evolving manufacturing landscape. Furthermore, the paper explores the significance of EREMI’s contributions to the field, emphasising the importance of resource efficiency and system optimisation in industrial settings. By addressing the challenges posed by under-digitised infrastructure, the project aims to drive sustainable and innovative practices in manufacturing. All five project partner organisations have been actively engaged in offering relevant educational content and framework for decentralised sustainable economic development in regional and national contexts through capacity building at a local level. A crucial element of the added value is the new channel for obtaining feedback from students. The survey results, which are outlined in the paper, offer valuable insights gathered from students, contributing to the continuous improvement of the project.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Bauteile, bei dem aus einem pulverförmigen Ausgangswerkstoff (1), der mit mindestens zwei Komponenten gebildet ist, wobei die Komponenten einen unterschiedlichen Dampfdruck bei gleicher Temperatur aufweisen, durch ein additives Strahlfertigungsverfahren ein Bauteil hergestellt wird. Mindestens ein Prozessparameter zum Betrieb mindestens eines zweidimensional auslenkbaren Energiestrahls wird derart eingestellt, dass sich der Dampfdruck mindestens einer der Komponenten ändert, so dass der Anteil dieses chemischen Elements oder dieser Legierung im Bauteilvolumen lokal definiert im Bauteil variiert wird.
Bei der Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit ist eine offenporöse Struktur (1) in einem Gehäuse (8) angeordnet, die zumindest bereichsweise als eine Heizvorrichtung ausgebildet oder mittels einer externen Heizvorrichtung oder Bereiche der offenporösen Struktur (1) auf eine Temperatur, die mindestens der Siedetemperatur der jeweiligen Flüssigkeit entspricht, erwärmbar ist. Die Flüssigkeit ist in einem außerhalb des Gehäuses (8) angeordneten Reservoir (4), mit einer Menge aufgenommen, die während des Betriebs eine kontinuierliche Verdampfung von Flüssigkeit ermöglicht. Das Reservoir ist über mindestens eine Leitung (3) für Flüssigkeit mit dem Gehäuse (8) verbunden und in der mindestens einen Leitung (3) ist/sind ein Ventil und/oder eine Pumpe oder ein Verdichter (5) angeordnet. Die Leitung (3) mündet in mindestens eine Öffnung mindestens einer Düse (2) oder mindestens eine Austrittsöffnung und die Düse (2), deren Öffnung(en) und/oder die mindestens eine Austrittsöffnung der Leitung (3) ist/sind so angeordnet, dass Flüssigkeit auf Oberflächenbereiche der offenporösen Struktur (1) auftrifft und/oder in Poren der offenporösen Struktur (1) eintritt, wenn Flüssigkeit durch die eine Leitung (3) strömt.
Method and system for extractin metal and oxygen from powdered metal oxides (EP000004170066A2)
(2023)
A method for extracting metal and oxygen from powdered metal oxides in electrolytic cell is proposed, the electrolytic cell comprising a container, a cathode, an anode and an oxygen-ion-conducting membrane, the method comprising providing a solid oxygen ion conducting electrolyte powder into a container, providing a feedstock comprising at least one metal oxide in powdered form into the container, applying an electric potential across the cathode and the anode, the cathode being in communication with the electrolyte powder and the anode being in communication with the membrane in communication with the electrolyte powder, such that at least one respective metallic species of the at least one metal oxide is reduced at the cathode and oxygen is oxidized at the anode to form molecular oxygen, wherein the potential across the cathode and the anode is greater than the dissociation potential of the at least one metal oxide and less than the dissociation potential of the solid electrolyte powder and the membrane.
The article investigates the development of a manufacturing route for highly porous titanium foams suitable for craniofacial surgery applications, particularly in cranioplasties. The study focuses on the polyurethane replication method for foam production and emphasizes reducing residual gas content, as it significantly affects the mechanical properties and suitability for approval of the foams. Various factors such as starting materials, solvent debinding, heating schedules, and hydrogen atmosphere are analyzed for their impact on residual gas content. It is shown that significant reductions in residual gas content can only be achieved by reworking each step of the process. A combination of initial solvent debinding of the PU template with dimethyl sulphoxide, reduction of suspension additives, use of coarser Gd. 1 powders, and an integrated debinding and sintering process under partial hydrogen atmosphere achieves a significant reduction in residual gas content. This way, the potential for producing titanium foams that comply with relevant standards for craniofacial implants is demonstrated.
Enhancing engineering creativity with automated formulation of elementary solution principles
(2023)
The paper describes a method for the automated formulation of elementary creative stimuli for product or process design at different levels of abstraction and in different engineering domains. The experimental study evaluates the impact of structured automated idea generation on inventive thinking in engineering design and compares it with previous experimental studies in educational and industrial settings. The outlook highlights the benefits of using automated ideation in the context of AI-assisted invention and innovation.
Lithium-ion batteries exhibit slow voltage dynamics on the minute time scale that are usually associated with transport processes. We present a novel modelling approach toward these dynamics by combining physical and data-driven models into a Grey-box model. We use neural networks, in particular neural ordinary differential equations. The physical structure of the Grey-box model is borrowed from the Fickian diffusion law, where the transport domain is discretized using finite volumes. Within this physical structure, unknown parameters (diffusion coefficient, diffusion length, discretization) and dependencies (state of charge, lithium concentration) are replaced by neural networks and learnable parameters. We perform model-to-model comparisons, using as training data (a) a Fickian diffusion process, (b) a Warburg element, and (c) a resistor-capacitor circuit. Voltage dynamics during constant-current operation and pulse tests as well as electrochemical impedance spectra are simulated. The slow dynamics of all three physical models in the order of ten to 30 min are well captured by the Grey-box model, demonstrating the flexibility of the present approach.
A novel peptidyl-lys metalloendopeptidase (Tc-LysN) from Tramates coccinea was recombinantly expressed in Komagataella phaffii using the native pro-protein sequence. The peptidase was secreted into the culture broth as zymogen (~38 kDa) and mature enzyme (~19.8 kDa) simultaneously. The mature Tc-LysN was purified to homogeneity with a single step anion-exchange chromatography at pH 7.2. N-terminal sequencing using TMTpro Zero and mass spectrometry of the mature Tc-LysN indicated that the pro-peptide was cleaved between the amino acid positions 184 and 185 at the Kex2 cleavage site present in the native pro-protein sequence. The pH optimum of Tc-LysN was determined to be 5.0 while it maintained ≥60% activity between pH values 4.5—7.5 and ≥30% activity between pH values 8.5—10.0, indicating its broad applicability. The temperature maximum of Tc-LysN was determined to be 60 °C. After 18 h of incubation at 80 °C, Tc-LysN still retained ~20% activity. Organic solvents such as methanol and acetonitrile, at concentrations as high as 40% (v/v), were found to enhance Tc-LysN’s activity up to ~100% and ~50%, respectively. Tc-LysN’s thermostability, ability to withstand up to 8 M urea, tolerance to high concentrations of organic solvents, and an acidic pH optimum make it a viable candidate to be employed in proteomics workflows in which alkaline conditions might pose a challenge. The nano-LC-MS/MS analysis revealed bovine serum albumin (BSA)’s sequence coverage of 84% using Tc-LysN which was comparable to the sequence coverage of 90% by trypsin peptides.
In der Geschichte »Die Schule« (Originaltitel: ,,The fun they had“) von 1954 beschreibt der russisch-amerikanische Wissenschaftler und Science fiction Autor Isaac Asimov, wie die Schule der Zukunft im Jahr 2157 aussieht – oder genauer: dass es gar keine Schulen mehr gibt. Jedes Kind hat neben seinem Kinderzimmer im Elternhaus einen kleinen Schulraum, in dem es von einem mechanischen Lehrer (einer Maschine mit Bildschirm und einem Schlitz zum Einwerfen der Hausaufgaben) unterrichtet wird. Diese Lehrmaschine ist perfekt auf die Fähigkeiten des einzelnen Kindes eingestellt und kann es optimal beschulen. Nur: Maschinen können kaputt gehen. Die elfjährige Margie wird von ihrem mechanischen Lehrer wieder und wieder in Geographie abgefragt, aber jedes Mal schlechter benotet. Das sieht die Mutter und ruft den Schulinspektor, um den mechanischen Lehrer zu reparieren.
Die Arbeit beinhaltet die Konzeption und den Aufbau eines Prüfstandes für den Elektromotor sowie den Antriebsstrang des Hocheffizienzfahrzeugs "Schluckspecht S6" der Hochschule Offenburg. Neben Beschreiben des Vorgehens bei dem Entwerfen von benötigten CAD-Modellen wird auch auf die Auswahl und Implementierung elektronischer Komponenten sowie die Programmierung des verwendeten Mikrocontrollers eingegangen. Die Ergebnisse eines ersten Tests des Prüfstandes werden außerdem aufgezeigt und diskutiert.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das elektrisch / elektronische System des Hocheffizienzfahrzeugs „Schluckspecht 6“ hinsichtlich seiner Übersichtlichkeit und Modularität optimiert. Essenziell war die Vernetzung der durch verschiedene Projektgruppen erstellten Teilsysteme mittels des neu integrierten CAN-Bus. Im Zuge der Überarbeitung des E/E-Systems wurde auch ein neuer Gesamtfahrzeugschaltplan angefertigt.
Im Rahmen der Optimierung des E-Antriebsstrangs wurde eine neue Motorsteuerung entwickelt, die aufgrund des verbauten Vierquadrantenstellers neben einem zuverlässigen Antrieb des Schluckspecht 6 zukünftig auch die Steuerung und Regelung von Lastmaschinen in – für den Schluckspecht 6 neu entwickelten – Testständen erlaubt. Für die Messdatenerfassung, während Test- und Rennläufen sowie in den Testständen, wurden diverse Messsysteme realisiert. Dazu gehören die Messung des Motorstroms, der Zwischenkreisspannung und der Motordrehzahl. Basierend auf der Motorstrommessung und Zwischenkreisspannungsmessung wurde eine Stromregelung implementiert, um die Bedienfreundlichkeit und Effizienz des S6 im Rennbetrieb zu erhöhen.
Die Visualisierung von Programmabläufen ist ein zentraler Aspekt für Programmieranfänger, um das Verständnis von Codeabläufen zu erleichtern und den Einstieg in der Softwareentwicklung zu unterstützen. In dieser Masterthesis wird ein speziell auf die Bedürfnisse von Einsteigern zugeschnittenes generisches Framework vorgestellt, wobei der Fokus auf einer einfachen, verständlichen aber auch korrekten Darstellung der Programmausführung liegt. Das Framework integriert das Debugger Adapter Protocol, um den Debugger unterschiedlicher Sprachen ansprechen und verwenden zu können.
In dieser Arbeit werden zunächst die Anforderungen für das generische Framework diskutiert. Anschließend werden bestehende Ansätze zur Visualisierung von Programmabläufen ausführlich untersucht und analysiert. Die Implementierung des Frameworks wird daraufhin detailliert beschrieben, wobei besonderer Wert auf die Erweiterbarkeit unterschiedlicher Sprachen gelegt wird.
Um die Eignung des Frameworks zu evaluieren, werden mehrere Aufgaben aus dem ersten Modul mit der jeweiligen Programmiersprache des Studiengangs Angewandte Informatik der Hochschule Offenburg betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Framework mit den Aufgaben umgehen und diese korrekt und verständlich darstellen kann.
The aim of this bachelor thesis is to introduce a product data management (PDM) system to reduce the current difficulties in the project team workflow. The main objective is to reduce or prevent problems in the project team's collaboration processes by establishing a centralized, structured data repository.
The process to achieve this goal was to first talk to the project team and monitor professors to find the most effective strategies. Early research on PDM/PLM (Product Lifecycle Management) was conducted through literature reviews, online searches, thesis reviews, and video resources.
In order to gain a comprehensive understanding of PDM systems, the thesis used a combination of group discussions and literature reviews. The emphasis was on the practical application, which included the customization of configurations.
This article presents the development, parameterization, and experimental validation of a pseudo-three-dimensional (P3D) multiphysics aging model of a 500 mAh high-energy lithium-ion pouch cell with graphite negative electrode and lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC) positive electrode. This model includes electrochemical reactions for solid electrolyte interphase (SEI) formation at the graphite negative electrode, 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. Good agreement of model predictions with galvanostatic charge/discharge measurements and electrochemical impedance spectroscopy is observed over a wide range of operating conditions. The model allows to quantify capacity loss due to cycling near beginning-of-life as function of operating conditions and the visualization of aging colormaps as function of both temperature and C-rate (0.05 to 2 C charge and discharge, −20 °C to 60 °C). The model predictions are also qualitatively verified through voltage relaxation, cell expansion and cell cycling measurements. Based on this full model, six different aging indicators for determination of the limits of fast charging are derived from post-processing simulations of a reduced, pseudo-two-dimensional isothermal model without aging mechanisms. The most successful aging indicator, compared to results from the full model, is based on combined lithium plating and SEI kinetics calculated from battery states available in the reduced model. This methodology is applicable to standard pseudo-two-dimensional models available today both commercially and as open source.
Design and Implementation of a Camera-Based Tracking System for MAV Using Deep Learning Algorithms
(2023)
In recent years, the advancement of micro-aerial vehicles has been rapid, leading to their widespread utilization across various domains due to their adaptability and efficiency. This research paper focuses on the development of a camera-based tracking system specifically designed for low-cost drones. The primary objective of this study is to build up a system capable of detecting objects and locating them on a map in real time. Detection and positioning are achieved solely through the utilization of the drone’s camera and sensors. To accomplish this goal, several deep learning algorithms are assessed and adopted because of their suitability with the system. Object detection is based upon a single-shot detector architecture chosen for maximum computation speed, and the tracking is based upon the combination of deep neural-network-based features combined with an efficient sorting strategy. Subsequently, the developed system is evaluated using diverse metrics to determine its performance for detection and tracking. To further validate the approach, the system is employed in the real world to show its possible deployment. For this, two distinct scenarios were chosen to adjust the algorithms and system setup: a search and rescue scenario with user interaction and precise geolocalization of missing objects, and a livestock control scenario, showing the capability of surveying individual members and keeping track of number and area. The results demonstrate that the system is capable of operating in real time, and the evaluation verifies that the implemented system enables precise and reliable determination of detected object positions. The ablation studies prove that object identification through small variations in phenotypes is feasible with our approach.
In Zeiten großer Veränderungen haben genossenschaftlich organisierte KMU die Möglichkeit, auf komplexe Herausforderungen mit kooperativen Lösungsansätzen zu reagieren, vor allem wenn dabei die Kraft und Kreativität der Gemeinschaft genutzt wird. Getreu dem Motto „Was einer alleine nicht schafft, das schaffen viele“ des Genossenschaftsvorreiters Friedrich Wilhelm Raiffeisen ist gemeinschaftliches unternehmerisches Handeln identitätsstiftend und motivierend, woraus wiederum eine sich selbst verstärkende Eigendynamik entstehen kann. Wie Mittelstand, Politik und Gesellschaft davon profitieren, stellen Prof. Dr. Tobias Popovic und Prof. Dr. Thomas Baumgärtler in diesem Beitrag dar.
Phytases are widely used food and feed enzymes to improve phosphate availability and reduce anti-nutritional factors. Despite the benefits, enzyme usage is restricted by the harsh conditions in a gastrointestinal tract (pH 2–6) and feed pelleting conditions at high temperatures (60–90 °C). The commercially available phytase Quantum® Blue has been immobilized as CLEAs using glutardialdehyde and soy protein resulting in a residual activity of 33%. The influence of the precipitating agent, precipitant concentration, cross-linker concentration and cross-linking time, sodium borohydride as well as the proteic feeders gluten, soy protein and bovine serum albumin (BSA) has been optimized. The best conditions were 90% (v/v) ethyl lactate as precipitating reagent, 100 mM glutardialdehyde and a soy protein concentration of 227 mg/L with a cross-linking time of 1 h. The intrinsically stable phytase remained its high thermal stability and temperature optimum. The phytase-CLEA achieved a 425% increase of residual activity under harsh acidic conditions between pH 2.2 and 3.5 compared to the free enzyme. The free and immobilized phytase were deployed in an in vitro assay simulating the acidic conditions in the gizzard of poultry at pH 2. The hydrolysis of phytate was monitored using a novel high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) analysis and DAD scanner to study the InsPx fingerprint. All lower inositol phosphate pools (InsP1–InsP6) and free phosphate were separated and analyzed. The phytase-CLEA efficiently released 80% of the total phosphate within 180 min, whereas the free enzyme only released 6% in the same time under the same conditions.
Established robot manufacturers have developed methods to determine and optimize the accuracy of their robots. These methods vary from robot manufacturers to their competitors. Due to the lack of published data, a comparison of robot performance is difficult. The aim of this article is to find methods to evaluate important characteristics of a robot with an accurate and cost-effective setup. A laser triangulation sensor and geometric referenced spheres were used as a base to compare the robot performance.