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- Öffentliche Schulden (1)
- Ökonomie (1)
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Institute
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (138)
- Fakultät Medien (M) (ab 22.04.2021) (137)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (96)
- Fakultät Wirtschaft (W) (67)
- INES - Institut für nachhaltige Energiesysteme (34)
- POIM - Peter Osypka Institute of Medical Engineering (21)
- ivESK - Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (16)
- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (14)
- ACI - Affective and Cognitive Institute (7)
- CRT - Campus Research & Transfer (4)
Open Access
- Closed (206)
- Open Access (150)
- Closed Access (77)
- Bronze (51)
- Diamond (34)
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One of the major challenges impeding the energy transition is the intermittency of solar and wind electricity generation due to their dependency on weather changes. The demand-side energy flexibility contributes considerably to mitigate the energy supply/demand imbalances resulting from external influences such as the weather. As one of the largest electricity consumers, the industrial enterprises present a high demand-side flexibility potential from their production processes and on-site energy assets. In this direction, methods are needed with a focus on enabling the energy flexibility and ensure an active participation of such enterprises in the electricity markets especially with variable prices of electricity. This paper presents a generic model library for an industrial enterprise implemented with optimal control for energy flexibility purposes. The components in the model library represent the typical technical units of an industrial enterprise on material, media, and energy flow levels with their operative constraints. A case study of a plastic manufacturing plant using the generic model library is also presented, in which the results of two simulation with different electricity prices are compared and the behavior of the model can be assessed. The results show that the model provides an optimal scheduling of the manufacturing system according to the variations in the electricity prices, and ensures an optimal control for utilities and energy systems needed for the production.
Solar energy plays a central role in the energy transition. Clouds generate locally large fluctuations in the generation output of photovoltaic systems, which is a major problem for energy systems such as microgrids, among others. For an optimal design of a power system, this work analyzed the variability using a spatially distributed sensor network at Stuttgart Airport. It has been shown that the spatial distribution partially reduces the variability of solar radiation. A tool was also developed to estimate the output power of photovoltaic systems using irradiation time series and assumptions about the photovoltaic sites. For days with high fluctuations of the estimated photovoltaic power, different energy system scenarios were investigated. It was found the approach can be used to have a more realistic representation of aggregated PV power taking spatial smoothing into account and that the resulting PV power generation profiles provide a good basis for energy system design considerations like battery sizing.
The desire to connect more and more devices and to make them more intelligent and more reliable, is driving the needs for the Internet of Things more than ever. Such IoT edge systems require sound security measures against cyber-attacks, since they are interconnected, spatially distributed, and operational for an extended period of time. One of the most important requirements for the security in many industrial IoT applications is the authentication of the devices. In this paper, we present a mutual authentication protocol based on Physical Unclonable Functions, where challenge-response pairs are used for both device and server authentication. Moreover, a session key can be derived by the protocol in order to secure the communication channel. We show that our protocol is secure against machine learning, replay, man-in-the-middle, cloning, and physical attacks. Moreover, it is shown that the protocol benefits from a smaller computational, communication, storage, and hardware overhead, compared to similar works.
In recent years, Physical Unclonable Functions (PUFs) have gained significant attraction in the Internet of Things (IoT) for security applications such as cryptographic key generation and entity authentication. PUFs extract the uncontrollable production characteristics of physical devices to generate unique fingerprints for security applications. One common approach for designing PUFs is exploiting the intrinsic features of sensors and actuators such as MEMS elements, which typically exist in IoT devices. This work presents the Cantilever-PUF, a PUF based on a specific MEMS device – Aluminum Nitride (AlN) piezoelectric cantilever. We show the variations of electrical parameters of AlN cantilevers such as resonance frequency, electrical conductivity, and quality factor, as a result of uncontrollable manufacturing process variations. These variations, along with high thermal and chemical stability, and compatibility with silicon technology, makes AlN cantilever a decent candidate for PUF design. We present a cantilever design, which magnifies the effect of manufacturing process variations on electrical parameters. In order to verify our findings, the simulation results of the Monte Carlo method are provided. The results verify the eligibility of AlN cantilever to be used as a basic PUF device for security applications. We present an architecture, in which the designed Cantilever-PUF is used as a security anchor for PUF-enabled device authentication as well as communication encryption.
This paper will introduce the open-source model MyPyPSA-Ger, a myopic optimization model developed to represent the German energy system with a detailed mapping of the electricity sector, on a highly disaggregated level, spatially and temporally, with regional differences and investment limitations. Furthermore, this paper will give new outlooks on the German federal government 2050 emissions goals of the electricity sector to become greenhouse gas neutral by proposing new CO2 allowance strategies. Moreover, the regional differences in Germany will be discussed, their role and impact on the energy transition, and which regions and states will drive the renewable energy utilization forward.
Following a scenario-based analysis, the results point out the major keystones of the energy transition path from 2020 to 2050. Solar, onshore wind, and gas-fired power plants will play a fundamental role in the future electricity systems. Biomass, run of river, and offshore wind technologies will be utilized in the system as base-load generation technologies. Solar and onshore wind will be installed almost everywhere in Germany. However, due to the nature of Germany’s weather and geographical features, the southern and northern regions will play a more important role in the energy transition.
Higher CO2 allowance costs will help achieve the 1.5-degree-target of the electricity system and will allow for a rapid transition. Moreover, the more expensive, and the earlier the CO2 tax is applied to the system, the less it will cost for the energy transition, and the more emissions will be saved throughout the transition period. An earlier phase-out of coal power plants is not necessary with high CO2 taxes, due to the change in power plant’s unit commitment, as they prioritize gas before coal power plants. Having moderate to low CO2 allowance cost or no clear transition policy will be more expensive and the CO2 budget will be exceeded. Nonetheless, even with no policy, renewables still dominate the energy mix of the future.
However, maintaining the maximum historical installation rates of both national and regional levels, with the current emissions reduction strategy, will not be enough to reach the level of climate-neutral electricity system. Therefore, national and regional installation requirements to achieve the federal government emission reduction goals are determined. Energy strategies and decision makers will have to resolve great challenges in order to stay in line with the 1.5-degree-target.
An import ban of Russian energy sources to Germany is currently being increasingly discussed. We want to support the discussion by showing a way how the electricity system in Germany can manage low energy imports in the short term and which measures are necessary to still meet the climate protection targets. In this paper, we examine the impact of a complete stop of Russian fossil fuel imports on the electricity sector in Germany, and how this will affect the climate coals of an earlier coal phase-out and climate neutrality by 2045.
Following a scenario-based analysis, the results gave a point of view on how much would be needed to completely rely on the scarce non-renewable energy resources in Germany. Huge amounts of investments would be needed in order to ensure a secure supply of electricity, in both generation energy sources (RES) and energy storage systems (ESS). The key findings are that a rapid expansion of renewables and storage technologies will significantly reduce the dependence of the German electricity system on energy imports. The huge integration of renewable energy does not entail any significant imports of the energy sources natural gas, hard coal, and mineral oil, even in the long term. The results showed that a ban on fossil fuel imports from Russia outlines huge opportunities to go beyond the German government's climate targets, where the 1.5-degree-target is achieved in the electricity system.
Diese Arbeit befasst sich mit der Redigitalisierung von ausgedruckten Architektur-zeichnungen mit möglichst einfachen Mitteln. So sollen Fotos von herkömmlichen Smartphones die Grundlage für die Extraktion von Maßstab und Raumgeometrien sein.
Der erste der drei Schritte, die das Foto dabei durchläuft, ist die Beseitigung von perspektivischen Verzerrungen (Rektifizierung). Die hierfür benötigten Punkte werden durch ein, in dieser Arbeit trainiertes, Convolutional Neural Network (CNN) detektiert. Die so ermittelten Positionen stellen im zweiten Schritt, der Ermittlung eines Maßstabes, die Grundlage für das Auslesen der Maßzahlen mittels optical character recognition (OCR) dar. Da Räume nicht als solche in Bauzeichnungen eingezeichnet sind, werden im letzten Schritt, zuerst Wände, Türen und Fenster, durch mehrere mathematische Faltungen (convolutions) lokalisiert und innerhalb dieser Elemente, mittels wachsender Regionen, nach Räumen und Fluren gesucht.
Nach dem ein Foto diese Schritte durchlaufen hat, werden die ermittelten Geometrien sowie der Maßstab in einer Liste abgespeichert und im rektifizierten Bild, zusammen mit den berechneten Flächeninhalten, visualisiert. So kann ein Anwender schnell und einfach den Erfolg des Programmoutputs beurteilen.
Eine Versuchsreihe mit einigen Fotos ergab, dass ein Schattenwurf auf dem Papierplan bei Aufnahme des Lichtbildes zu vermeiden ist, da dieser sowohl bei der Auswertung durch das CNN, als auch innerhalb des OCR-Vorgangs zu Problemen führt, die in einigen Fällen eine Rektifizierung oder Maßstabsermittlung verhinderten.
Bei den übrigen fünf Fotos wurden durchschnittlich 31,8 von 32 Räumen detektiert, dabei wurde zwischen zwei und zwölf mal fälschlicherweise die Fensterbank als Fußboden detektiert. Die Standardabweichung der Flächeninhalte aller Räume betrug dabei 0,66 m², werden nur die Räume betrachtet, bei denen die Fensterbank korrekt erkannt wurde, beträgt die Standardabweichung lediglich 0,25 m².
Insgesamt werden die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse als „gut“ eingestuft, es bleiben jedoch auch einige Optimierungsmöglichkeiten an verschiedenen Stellen, besonders bei der Suche nach Räumen, bestehen.
To deal with frequent power outages in developing countries, people turn to solutions like uninterruptible power supply (UPS), which stores electric energy during normal operating hours and use it to meet energy needs during rolling blackout intervals. Locally produced UPSs of poorer power quality are widely accessible in the marketplaces, and they have a negative impact on power quality. The charging and discharging of the batteries in these UPSs generate significant amount of power losses in weak grid environments. The Smart-UPS is our proposed smart energy metering (SEM) solution for low voltage consumers that is provided by the distribution company. It does not require batteries, therefore there is no power loss or harmonic distortion due to corresponding charging and discharging. Through load flow and harmonic analysis of both traditional UPS and Smart-UPS systems on ETAP, this paper examines their impact on the harmonics and stability of the distribution grid. The simulation results demonstrate that Smart-UPS can assist fixing power quality issues in a developing country like Pakistan by providing cleaner energy than the battery-operated traditional UPSs.
Due to its potential in improving the efficiency of energy supply, smart energy metering (SEM) has become an area of interest with the surge in Internet of Things (IoT). SEM entails remote monitoring and control of the sensors and actuators associated with the energy supply system. This provides a flexible platform to conceive and implement new data driven Demand Side Management (DSM) mechanisms. The IoT enablement allows the data to be gathered and analyzed at requisite granularity. In addition to efficient use of energy resources and provisioning of power, developing countries face an additional challenge of temporal mismatch in generation capacity and load factors. This leads to widespread deployment of inefficient and expensive Uninterruptible Power Supply (UPS) solutions for limited power provisioning during resulting blackouts. Our proposed “Soft-UPS” allows dynamic matching of load and generation through a combination of managed curtailment. This eliminates inefficiencies in the energy and power value chain and allows a data-driven approach to solving a widespread problem in developing countries, simultaneously reducing both upfront and running costs of conventional UPS and storage. A scalable and modular platform is proposed and implemented in this paper. The architecture employs “WiMODino” using LoRaWAN with a “Lite Gateway” and SQLite repository for data storage. Role based access to the system through an android application has also been demonstrated for monitoring and control.
BACKGROUND
Various neutral and alkaline peptidases are commercially available for use in protein hydrolysis under neutral to alkaline conditions. However, the hydrolysis of proteins under acidic conditions by applying fungal aspartic peptidases (FAPs) has not been investigated in depth so far. The aim of this study, thus, was to purify a FAP from the commercial enzyme preparation, ROHALASE® BXL, determine its biochemical characteristics, and investigate its application for the hydrolysis of food and animal feed proteins under acidic conditions.
RESULTS
A Trichoderma reesei derived FAP, with an apparent molecular mass of 45.8 kDa (sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis; SDS-PAGE) was purified 13.8-fold with a yield of 37% from ROHALASE® BXL. The FAP was identified as an aspartate protease (UniProt ID: G0R8T0) by inhibition and nano-LC-ESI-MS/MS studies. The FAP showed the highest activity at 50°C and pH 4.0. Monovalent cations, organic solvents, and reducing agents were tolerated well by the FAP. The FAP underwent an apparent competitive product inhibition by soy protein hydrolysate and whey protein hydrolysate with apparent Ki-values of 1.75 and 30.2 mg*mL−1, respectively. The FAP showed promising results in food (soy protein isolate and whey protein isolate) and animal feed protein hydrolyses. For the latter, an increase in the soluble protein content of 109% was noted after 30 min.
CONCLUSION
Our results demonstrate the applicability of fungal aspartic endopeptidases in the food and animal feed industry. Efficient protein hydrolysis of industrially relevant substrates such as acidic whey or animal feed proteins could be conducted by applying fungal aspartic peptidases. © 2022 Society of Chemical Industry.
An Overview of Technologies for Improving Storage Efficiency in Blockchain-Based IIoT Applications
(2022)
Since the inception of blockchain-based cryptocurrencies, researchers have been fascinated with the idea of integrating blockchain technology into other fields, such as health and manufacturing. Despite the benefits of blockchain, which include immutability, transparency, and traceability, certain issues that limit its integration with IIoT still linger. One of these prominent problems is the storage inefficiency of the blockchain. Due to the append-only nature of the blockchain, the growth of the blockchain ledger inevitably leads to high storage requirements for blockchain peers. This poses a challenge for its integration with the IIoT, where high volumes of data are generated at a relatively faster rate than in applications such as financial systems. Therefore, there is a need for blockchain architectures that deal effectively with the rapid growth of the blockchain ledger. This paper discusses the problem of storage inefficiency in existing blockchain systems, how this affects their scalability, and the challenges that this poses to their integration with IIoT. This paper explores existing solutions for improving the storage efficiency of blockchain–IIoT systems, classifying these proposed solutions according to their approaches and providing insight into their effectiveness through a detailed comparative analysis and examination of their long-term sustainability. Potential directions for future research on the enhancement of storage efficiency in blockchain–IIoT systems are also discussed.
In this paper, a concept for an anthropomorphic replacement hand cast with silicone with an integrated sensory feedback system is presented. In order to construct the personalized replacement hand, a 3D scan of a healthy hand was used to create a 3D-printed mold using computer-aided design (CAD). To allow for movement of the index and middle fingers, a motorized orthosis was used. Information about the applied force for grasping and the degree of flexion of the fingers is registered using two pressure sensors and one bending sensor in each movable finger. To integrate the sensors and additional cavities for increased flexibility, the fingers were cast in three parts, separately from the rest of the hand. A silicone adhesive (Silpuran 4200) was examined to combine the individual parts afterwards. For this, tests with different geometries were carried out. Furthermore, different test series for the secure integration of the sensors were performed, including measurements of the registered information of the sensors. Based on these findings, skin-toned individual fingers and a replacement hand with integrated sensors were created. Using Silpuran 4200, it was possible to integrate the needed cavities and to place the sensors securely into the hand while retaining full flexion using a motorized orthosis. The measurements during different loadings and while grasping various objects proved that it is possible to realize such a sensory feedback system in a replacement hand. As a result, it can be stated that the cost-effective realization of a personalized, anthropomorphic replacement hand with an integrated sensory feedback system is possible using 3D scanning and 3D printing. By integrating smaller sensors, the risk of damaging the sensors through movement could be decreased.
Linear acceleration is a key performance determinant and major training component of many sports. Although extensive research about lower limb kinetics and kinematics is available, consistent definitions of distinctive key body positions, the underlying mechanisms and their related movement strategies are lacking. The aim of this ‘Method and Theoretical Perspective’ article is to introduce a conceptual framework which classifies the sagittal plane ‘shin roll’ motion during accelerated sprinting. By emphasising the importance of the shin segment’s orientation in space, four distinctive key positions are presented (‘shin block’, ‘touchdown’, ‘heel lock’ and ‘propulsion pose’), which are linked by a progressive ‘shin roll’ motion during swing-stance transition. The shin’s downward tilt is driven by three different movement strategies (‘shin alignment’, ‘horizontal ankle rocker’ and ‘shin drop’). The tilt’s optimal amount and timing will contribute to a mechanically efficient acceleration via timely staggered proximal-to-distal power output. Empirical data obtained from athletes of different performance levels and sporting backgrounds are required to verify the feasibility of this concept. The framework presented here should facilitate future biomechanical analyses and may enable coaches and practitioners to develop specific training programs and feedback strategies to provide athletes with a more efficient acceleration technique.
On a regular basis, we hear of well-known online services that have been abused or compromised as a result of data theft. Because insecure applications jeopardize users' privacy as well as the reputation of corporations and organizations, they must be effectively secured from the outset of the development process. The limited expertise and experience of involved parties, such as web developers, is frequently cited as a cause of risky programs. Consequently, they rarely have a full picture of the security-related decisions that must be made, nor do they understand how these decisions affect implementation accurately.
The selection of tools and procedures that can best assist a certain situation in order to protect an application against vulnerabilities is a critical decision. Regardless of the level of security that results from adhering to security standards, these factors inadvertently result in web applications that are insufficiently secured. JavaScript is a language that is heavily relied on as a mainstream programming language for web applications with several new JavaScript frameworks being released every year.
JavaScript is used on both the server-side in web applications development and the client-side in web browsers as well.
However, JavaScript web programming is based on a programming style in which the application developer can, and frequently must, automatically integrate various bits of code from third parties. This potent combination has resulted in a situation today where security issues are frequently exploited. These vulnerabilities can compromise an entire server if left unchecked. Even though there are numerous ad hoc security solutions for web browsers, client-side attacks are also popular. The issue is significantly worse on the server side because the security technologies available for server-side JavaScript application frameworks are nearly non-existent.
Consequently, this thesis focuses on the server-side aspect of JavaScript; the development and evaluation of robust server-side security technologies for JavaScript web applications. There is a clear need for robust security technologies and security best practices in server-side JavaScript that allow fine-grained security.
However, more than ever, there is this requirement of reducing the associated risks without hindering the web application in its functionality.
This is the problem that will be tackled in this thesis: the development of secure security practices and robust security technologies for JavaScript web applications, specifically, on the server-side, that offer adequate security guarantees without putting too many constraints on their functionality.
When people with hearing loss are provided with different devices in each ear, these devices usually have different processing latencies. This leads to static temporal offsets between both ears in the order of several milliseconds. This thesis measured effects of such offsets in stimulation timing on mechanisms of binaural hearing, such as sound localization and speech understanding in noise in hearing-impaired and normal-hearing listeners.
In asymmetric treatment of hearing loss, processing latencies of the modalities typically differ. This often alters the reference interaural time difference (ITD) (i.e., the ITD at 0° azimuth) by several milliseconds. Such changes in reference ITD have shown to influence sound source localization in bimodal listeners provided with a hearing aid (HA) in one and a cochlear implant (CI) in the contralateral ear. In this study, the effect of changes in reference ITD on speech understanding, especially spatial release from masking (SRM) in normal-hearing subjects was explored. Speech reception thresholds (SRT) were measured in ten normal-hearing subjects for reference ITDs of 0, 1.75, 3.5, 5.25 and 7 ms with spatially collocated (S0N0) and spatially separated (S0N90) sound sources. Further, the cues for separation of target and masker were manipulated to measure the effect of a reference ITD on unmasking by A) ITDs and interaural level differences (ILDs), B) ITDs only and C) ILDs only. A blind equalization-cancellation (EC) model was applied to simulate all measured conditions. SRM decreased significantly in conditions A) and B) when the reference ITD was increased: In condition A) from 8.8 dB SNR on average at 0 ms reference ITD to 4.6 dB at 7 ms, in condition B) from 5.5 dB to 1.1 dB. In condition C) no significant effect was found. These results were accurately predicted by the applied EC-model. The outcomes show that interaural processing latency differences should be considered in asymmetric treatment of hearing loss.
The increase of the Internet of Things (IoT) calls for secure solutions for industrial applications. The security of IoT can be potentially improved by blockchain. However, blockchain technology suffers scalability issues which hinders integration with IoT. Solutions to blockchain’s scalability issues, such as minimizing the computational complexity of consensus algorithms or blockchain storage requirements, have received attention. However, to realize the full potential of blockchain in IoT, the inefficiencies of its inter-peer communication must also be addressed. For example, blockchain uses a flooding technique to share blocks, resulting in duplicates and inefficient bandwidth usage. Moreover, blockchain peers use a random neighbor selection (RNS) technique to decide on other peers with whom to exchange blockchain data. As a result, the peer-to-peer (P2P) topology formation limits the effective achievable throughput. This paper provides a survey on the state-of-the-art network structures and communication mechanisms used in blockchain and establishes the need for network-based optimization. Additionally, it discusses the blockchain architecture and its layers categorizes existing literature into the layers and provides a survey on the state-of-the-art optimization frameworks, analyzing their effectiveness and ability to scale. Finally, this paper presents recommendations for future work.
The present document is aimed to propose a suitable thermal model for the cooling down process of a one piston air cooled reciprocating compressor. In order to achieve this, a thermographic camera is used to record the temperature of different measuring points throughout different operating conditions. This data is later analyzed, with statistical tools and graphical visualization. The thermal phenomena present in the thermal process is characterized according to the compressors' geometry. Finally, using the analysis and taking into consideration the thermal phenomena the optimal thermal model is selected. This paper belongs to a bigger project and the last step is to simulate the compressor and the accuracy of the proposed model.
Durch ein wachsendes Bewusstsein für soziale und nachhaltige Konflikte spielt verantwortungsvolles unternehmerisches Handeln eine zunehmend große Rolle für potenzielle Kund*innen. Viele Unternehmen entscheiden sich daher für Corporate-Social-Responsibility-Marketing: Sie greifen wichtige gesellschaftliche Themen in ihren Kampagnen auf. Nicht immer steckt dahinter ein edles Motiv. Wirtschaftliches Interesse steht häufig über ethischem Antrieb. Doch in einigen Fällen durchschauen Kund*innen diese Irreführung.
Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Analyse der Auswirkungen von unglaubwürdigem Corporate-Social-Responsibility-Marketing auf die Kaufbereitschaft von Studierenden. Die Untersuchung wird anhand des Unternehmens Nike durchgeführt. Hierfür wird den Proband*innen zunächst ein Corporate-Social-Responsibility-Werbespot von Nike gezeigt. Anschließend wird ihnen ein Skandal präsentiert, der eben diesen Werbespot als reine Marketing-Masche enttarnt. Zwischenzeitlich wird die Kaufbereitschaft der Studierenden mit einem Fragebogen gemessen. Zusätzlich werden die Teilnehmer*innen zu ihren Gedanken und Gefühlen befragt, die Kampagne und Skandal hinterlassen.
Aus dem Experiment ging hervor, dass die Teilnehmer*innen nach der Präsentation des Skandals eine signifikant niedrigere Kaufbereitschaft zeigten. Außerdem wurde ein leicht erhöhtes Interesse an Nikes Tätigkeiten als Sponsor ermittelt. Mehr als die Hälfte der Befragten äußerten zudem ihre Enttäuschung und einen veränderten Blick auf das Unternehmen Nike.
Synthesizing voice with the help of machine learning techniques has made rapid progress over the last years. Given the current increase in using conferencing tools for online teaching, we question just how easy (i.e. needed data, hardware, skill set) it would be to create a convincing voice fake. We analyse how much training data a participant (e.g. a student) would actually need to fake another participants voice (e.g. a professor). We provide an analysis of the existing state of the art in creating voice deep fakes and align the identified as well as our own optimization techniques in the context of two different voice data sets. A user study with more than 100 participants shows how difficult it is to identify real and fake voice (on avg. only 37% can recognize a professor’s fake voice). From a longer-term societal perspective such voice deep fakes may lead to a disbelief by default.
Schluckspecht project
(2022)
Modelbasierte Zustandsschätzung elektrischer Betriebsmittel der Mittel- und Niederspannungsebenen
(2022)
Im Projekt MOBCOM wird ein neues Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektrischen Betriebsmitteln in Niederspannungsnetzen und Anlagen entwickelt. Mittels PLC (power line communication) Technologie werden hochfrequente transiente Vorgänge auf dem Stromkanal und dessen Übertragungseigenschaften erfasst und bewertet.
In dem Abschlussbericht wird ein Prototyp für Powerline-Kommunikation zur Netzüberwachung beschrieben. Der Prototyp basiert auf einem PLC-Empfänger, welcher den Kanal misst, um so Informationen über den PLC-Kanal und den aktuellen Zustand des Stromnetzes zu erhaltet. Der PLC-Empfänger verwendet das Kommunikationssignal, um eine genaue Schätzung des Stromkanals zu erhalten und liefert Informationen zur Erkennung von Teilentladungen und anderen Anomalien im Netz. Diese Überwachung des Stromnetzes macht sich die bestehende PLC-Infrastruktur zunutze und verwendet die ohnehin übertragenen Datensignale, um eine Echtzeitmessung der Kanalübertragungsfunktion und des empfangenen Rauschsignals zu erhalten. Da dieses Signal im Vergleich zu einfacheren Messsensoren mit einer hohen Abtastrate abgetastet wird, enthält es wertvolle Informationen über mögliche Beeinträchtigungen im Netz, die behoben werden müssen. Während die Kanalmessungen auf einem empfangenen PLC-Signal beruhen, können Informationen über Teilentladungen oder andere Störquellen allein durch einen PLC-Empfänger gesammelt werden, d. h. ohne eine PLC-Übertragung. Es wurde ein Prototyp auf Basis von Software Defined Radio entwickelt, der die gleichzeitige Kommunikation und Erfassung für ein Stromnetz implementiert.
Dort, wo Modelle der operativen Energiesystemanalyse untereinander Überschneidungen aufweisen, stellt sich zunächst die Frage, ob sie bei gleichgearteten Fragestellungen auch die gleichen Antworten liefern. Dies zu beantworten war erstes Ziel des hier beschriebenen Vorhabens. Das zweite Ziel war, im Falle von Differenzen zu ermitteln, worin diese begründet liegen. Es waren nicht nur die Modelle selbst, sondern auch das methodische Vorgehen zur Modellerstellung und Simulation in Betracht zu ziehen. Die darauf aufbauende Identifikation von individuellen Optimierungspotenzialen war das dritte Ziel. Da die operative Energiesystemanalyse noch ein recht junger Forschungsbereich ist, existiert darüber hinaus Klärungsbedarf, welches Modell sich für welche Untersuchungen besonders eignet und welches methodische Vorgehen sich empfiehlt. Die Beantwortung dieser Fragen stellte das vierte Ziel des Vorhabens dar.
Simulation based studies for operational energy system analysis play a significant role in evaluation of various new age technologies and concepts in the energy grid. Various modelling approaches already exist and in this original paper, four models representing these approaches are compared in two real-world hybrid energy system scenarios. The models, namely TransiEnt, µGRiDS, and OpSim (including pandaprosumer and mosaic) are classified into component-oriented or system-oriented approaches as deduced from the literature research. The methodology section describes their differences under standard conditions and the necessary parameterization for the purpose of creating a framework facilitating a closest possible comparison. A novel methodology for scenario generation is also explained. The results help to quantify primary differences in these approaches that are also identified in literature and qualify the influence of the accuracy of the models for application in a system-wide analysis. It is shown that a simplified model may be sufficient for the system-oriented approach especially when the objective is an optimization-based control or planning. However, from a field level operational point of view, the differences in the time series signify the importance of the component-oriented approaches.
Patienten mit neurologischen Erkrankungen, die Auswirkungen auf die Muskelaktivität der unteren Extremitäten haben, leiden oft an Gangstörungen in der Schwung- und Standphase. Um diesen Gangstörungen entgegenzuwirken und einzelne Muskeln zu unterstützen oder zu ersetzen, stellt die Versorgung mit Unterschenkelorthesen eine Behandlungsoption dar. Den Ärzten steht dabei eine Vielzahl an Orthesentypen mit verschiedenen mechanischen Eigenschaften zur Verfügung. Zur Beurteilung der Wirksamkeit einer Orthesenversorgung werden dreidimensionale Ganganalysen mit und ohne Orthese durchgeführt. Die Entscheidungsfindung wird durch eine Simulation des Bewegungsapparates, dem muskuloskelettalen Modelling, unterstützt. Aus den Messdaten der Ganganalyse mit Orthese wird mittels der inversen Dynamik auf die bewegungserzeugenden Muskelkräfte im Körper zurückgerechnet. Der-zeit wird das Gesamtmoment um das Sprunggelenk in die Berechnung mit einbezogen, welches sich aus dem internen Moment, erzeugt von Muskeln, Sehnen und Bändern der unteren Extremitäten des Patienten und dem externen Orthesenmoment zusammensetzt. Durch eine isolierte Ermittlung des Unterstützungsmoments einer Unterschenkelorthese kann durch das muskuloskelettale Modelling eine genauere Aussage über die Auswirkungen einer Unterschenkelorthese auf die Muskelaktivität der unteren Extremitäten und die Funktionalität des Bewegungsapparates des Patienten getroffen werden. Zur Bestimmung des Orthesenmoments wird die Rotationssteifigkeit, die wichtigste mechanische Eigenschaft einer Unterschenkelorthese mithilfe einer Testvorrichtung gemessen. Denn diese beschreibt das Widerstandsmoment der Orthese, das sie bei der Deformation in Plantar- oder Dorsalflexion er-zeugt, um eine gewisse Biegung um die Sprunggelenksachse freizugeben. Die Literaturrecherche ergibt, dass die Rotationssteifigkeit einer Unterschenkelorthese auf einem Prüfstand mit einem physischen Ersatzbeinmodell zur Fixierung der Orthese gemessen wird. In der bestehenden Testvorrichtung am Kinderspital Basel werden die Orthesen allerdings ohne Ersatzbeinmodell untersucht. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Ermittlung der Eignung der bestehenden Vorrichtung ohne Ersatzbeinmodell zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit. Dazu werden eine steife und drei Karbonfederorthesen auf der Testvorrichtung und am Bein eines gesunden Probanden in vergleichbaren Auslenkungen gemessen. Die Bewegung der Orthese wird mittels dreidimensionalem markerbasiertem Kameramesssystem aufgenommen und die kinetischen Daten über dreidimensionale Kraftmessplatten erfasst.
Für den Vergleich der beiden Testkonditionen werden drei Parameter definiert. Der Erste ist das Deformationsmaß der Orthese. Dieses beschreibt die Deformationslinie des Orthesenschafts in Sagittalebene. Der Vergleich zeigt, dass dieses bei allen getesteten Orthesentypen in starkem Maß zwischen beiden Testkonditionen variiert und damit nicht vergleichbar ist. Der zweite Parameter ist die Betrachtung eines vereinfachten Modells für das Verhalten des Rotationspunkts in der Sagittalebene, um den der Orthesenschaft bei der Verformung rotiert. Hierzu werden Geraden durch die Marker des Schafts und des Fußes gelegt und deren Schnittpunktverhalten bei der Deformation analysiert. Die Bewegung des Schnittpunkts variiert je nach Testkondition, jedoch wird das Maß der Bewegung im Vergleich zu anderen Einflussfaktoren als vernachlässigbar eingestuft. Hier gleichen sich somit die beiden Testkonditionen. Der dritte Parameter ist die Rotationssteifigkeit der Orthese. Hierzu werden mit den Kraftmessplatten die Kräfte gemessen und mit den Positionsdaten der Marker ein Hebelarm und der Deformationswinkel definiert. Die ermittelten Daten weichen zwischen den Testkonditionen in großem Maß voneinander ab. Eine direkte Aussage über die Eignung der Testvorrichtung kann nicht getroffen werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Messung am Bein des Probanden keine realistischen und da-mit verwertbaren Messdaten zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit liefert. Schlussfolgernd sind die Messdaten beider Testkonditionen mit den angewandten Mess- und Berechnungsmethoden nicht vergleichbar. Die Eignung der Testvorrichtung lässt sich somit nur bedingt beurteilen. Einerseits liefert der Aufbau der Vorrichtung und die Messdurchführung Messda-ten zur Bestimmung der Rotationssteifigkeit, andererseits kann noch keine Aussage darüber getroffen werden, ob die Messdaten zu einer qualitativen Ermittlung der Rotationssteifigkeit der Orthese führen können. In zukünftigen Studien muss die Messung am Bein des Proban-den optimiert werden, um Referenzwerte für die Messung auf der Testvorrichtung bereitstellen zu können.
In dieser Abschlussarbeit wurden die vorgenommen Ziele seitens der Projektaufgabe im Rahmen der Bachelor-Thesis erfüllt. Hierbei wurde der Ist-Zustand des UniAuSter´s aufgenommen und technisch hinterfragt. Zusätzlich wurden die Grenzen der mechanischen Lösung aufgezeigt und mögliche Ursachen erläutert.
Des Weiteren konnten auf Grundlage der Berechnungen die Taktzeiten bestimmt und daraufhin über die Recherche eine Auswahl des Magnetventils getroffen werden, welches den zuvor ermittelten Anforderungen entspricht. Diese sind zum einen die einfache Anpassung der Taktgeschwindigkeit über eine Maschinensteuerung und die Möglichkeit, bis zu 30.000 Flaschen pro Stunde auszuschleusen.
Der vorgegebene maximale Bauraum, wurde trotz zusätzlich erforderlichen Komponenten nicht überschritten. Hierbei wurden Lösungen in der elektrischen sowie der pneumatischen Versorgung entwickelt. Weiterführend kann durch den Ringverteiler eine optimale Druckluftversorgung durch den integrierten Druckregler realisiert werden, Er ist durch seine Konstruktionsweise für die Anlage kein Störfaktor, sondern dient zusätzlich als Verschlauchungsführung.
Für den weiteren Verlauf des Projekts werden die konstruierten Komponenten weiter ausgearbeitet und die noch nicht vorhandenen technischen Zeichnungen erstellt . Zusätzlich wird eine endgültige Lösung für die Signalverarbeitung der Magnetventile über eine elektrische Drehdurchführung entwickelt. Um die gesamte Konstruktion auf ihre Funktion prüfen zu können, wird von der Hochschule Offenburg zusammen mit dem Projektpartner Kematec, ein Prototyp in naher Zukunft erstellt.
Die Analyse von biomechanischen Parametern erlangt in der Sportwissenschaft und der Biomechanik eine immer größere Bedeutung. Daraus entwickelten sich mit der Zeit neue Analysemethoden, die sich zum Ziel gesetzt haben, eine bessere, schnellere und einfachere Analyse der biomechanischen Parameter zu ermöglichen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es zu evaluieren, ob die Sensor-Technologie für die Analyse von biomechanischen Parametern im Bereich des Skisprungs und Skilanglaufs eingesetzt werden kann und dabei einen Vorteil gegenüber den derzeitig verwendeten Analysemethoden mit sich bringt. Dabei soll ein Lösungskonzept entwickelt werden, welches gezielt die Geschwindigkeiten und Zeiten, im Skisprung und Skilanglauf analysieren kann.
Für die Auswahl der Sensoren, wurden zu Beginn Randbedingungen festgelegt, die ein Sensor erfüllen muss, um für den Einsatz im Skisprung und Langlauf geeignet zu sein. Dabei stehen vor allem die Outdoorfähigkeit, Scanfrequenz und die Reichweite im Fokus der Evaluierung. Auf Basis der Randbedingungen wurden diese mit den Eigenschaften der Sensoren verglichen und eine Vorauswahl getroffen. Dabei kam man zu dem Ergebnis, dass fünf Sensoren für den Einsatz im Skisprung und Skilanglauf geeignet sind. Die Sensoren kommen jeweils aus dem Bereich der LiDAR- (light detection and ranging), RFID- (Radio-Frequency Identification), und Radar-Technologie. Im Anschluss wurde für jeden Sensor ein Lösungskonzept zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und Zeiten, unabhängig von dem zu messenden Objekt, erstellt und abschließend auf ihre Verwendbarkeit im Skisprung und Skilanglauf bewertet. Dadurch stellte sich heraus, dass die Kombination aus einem LiDAR-Sensor (LMS5xx) und einem RFID-Sensor (RFU63x) am besten für den Skilanglauf geeignet ist. Für die Verwendung im Skisprung zeigte sich ebenfalls eine Kombination aus dem RFID-Sensor (RFU63x) und einem Radar-Sensor (RMS1000) als bestmögliches Lösungskonzept zur Analyse von Geschwindigkeiten und Zeiten.
Die Arbeit hat gezeigt, dass die Sensor-Technologie in Zukunft eine schnellere, unabhängigere und einfache Methode zur Analyse von biomechanischen Parametern ermöglicht. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es sich um eine theoretische Untersuchung handelt, welche als Vorlage für weitere Untersuchungen dienen soll.
Das duale Krankenversicherungssystem, mit der Gesetzlichen und Privaten Krankenversicherung (GKV und PKV), ist sehr heterogen, und beide agieren in einem unterschiedlichen komplexen rechtlichen und strukturellen Rahmen. In der GKV sind rund 90 % der Bevölkerung versichert. Der folgende Beitrag zum Kundenmanagement in Krankenversicherungen fokussiert daher die GKV. Viele Maßnahmen des Kundenmanagements, insbesondere bezüglich der Services, haben jedoch trotz der unterschiedlichen Rahmenbedingungen sowohl in der GKV als auch in der PKV Relevanz und werden von Marktteilnehmern beider Systeme ergriffen.
Printmedien befinden sich in der Krise. Durch die Fülle an frei zugänglichen Inhalten im Internet, verlieren immer mehr Printmedien an Leser. Mediale Inhalte sind nicht mehr nur über die klassischen Vertriebskanäle abrufbar, sondern auch digital. Dennoch zeigen hohe Reichweiten, dass Zeitungen und Zeitschriften noch eine Relevanz am deutschen Markt besitzen.
In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie sich der Markt in den letzten 15 Jahren verändert hat. Durch die Digitalisierung entstehen neue Märkte und Endgeräte, wodurch sich neue crossmediale Medienangebote bilden. Die Rolle der Printmedien hat sich verändert und das Internet wird bereits von vielen Unternehmen als zusätzlicher Medienkanal für die Distribution von Druckprodukten genutzt. Anhand des Magazins GEO wird die Veränderung des Printproduktes Zeitschrift verdeutlicht. Wie haben sich die Auflagen und Reichweiten entwickelt? Es wird ebenfalls beleuchtet, inwieweit sich die Zugänglichkeit und Darstellung des Produktes verändert hat.
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der künstlerischen Selbstvermarktung im Neuzeitalter. Am Beispiel eines selbst produzierten Songs und dessen Selbstvermarktung analysiert und bewertet die Arbeit, ob Social Media jungen Künstler*innen mehr Erfolgschancen bieten kann und bildet einen Leitfaden für selbstvermarktende Musiker*innen.
Dabei wird auch die sich weiterentwickelnde Digitalisierung aufgegriffen, die Künstler*innen neue Vermarktungsmöglichkeiten gebracht hat. Die klassischen Major Labels, die Säulen der Musikindustrie, werden zusammenfassend vorgestellt.
Der Selbstvermarktungsweg wird in dieser Arbeit in folgende Ebenen aufgeteilt: On- und offline Kommunikationspolitik, Produktpolitik sowie Preis- und Distributionspolitik. Anhand der praktischen Umsetzung des selbst produzierten Songs, werden die erwähnten Vermarktungsmöglichkeiten nach Funktionalität getestet und im abschließenden Fazit ausgewertet.
Um ein neues System zur Korrektur des Tool Center Points des Roboterwerkzeugs zu finden, wurde diese Bachelorarbeit von der Firma Badische Staal Enginering angeboten. Das Ziel ist es, die Position und den Winkel des TCP1 des an den Roboter angebrachten Tools zu korrigieren, basierend auf dem Messergebnis des TCP. Für diese Arbeit wurde eine Roboterstation bereitgestellt, die auch mit einer Triangulationskamera ausgestattet war.
Nach einer Analyse und Entwicklung des Systems wurde ein Programm erstellt, das Bewegungen, Messungen und Berechnungen kombiniert. Sobald dieses Korrektursystem entwickelt ist, wird eine Testbasis an die Projektbedingungen angepasst, um seine Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit unter realen Bedingungen zu testen. Diese Arbeit wird in der Testumgebung der Halle der BSW2 Anlagenbau und Ausbildung GmbH durchgeführt.
The majority of anterior cruciate ligament (ACL) injuries in team sports are non-contact injuries, with cutting maneuvers identified as high-risk tasks. Young female handball players have been shown to be at greater risk for ACL injuries than males. One risk factor for ACL injuries is the magnitude of the knee abduction moment (KAM). Cutting technique variables on foot placement, overall approach and knee kinematics have been shown to influence the KAM. Since injury risk is believed to increase with increasing task complexity, the purpose of the study was to test the effect of task complexity on technique variables that influence the KAM in female handball players during fake-and-cut tasks.
The purpose of this study was to 1) compare knee joint kinematics and kinetics of fake-and-cut tasks of varying complexity in 51 female handball players and 2) present a case study of one athlete who ruptured her ACL three weeks post data collection. External knee joint moments and knee joint angles in all planes at the instance of the peak external knee abduction moment (KAM) as well as moment and angle time curves were analyzed. Peak KAMs and knee internal rotation moments were substantially higher than published values obtained during simple change-of-direction tasks and, along with flexion angles, differed significantly between the tasks. Introducing a ball reception and a static defender increased joint loads while they partially decreased again when anticipation was lacking. Our results suggest to use game-specific assessments of injury risk while complexity levels do not directly increase knee loading. Extreme values of several risk factors for a post-test injured athlete highlight the need and usefulness of appropriate screenings.
Young female handball players represent a high-risk population for anterior cruciate ligament (ACL) injuries. While the external knee abduction moment (KAM) is known to be a risk factor, it is unclear how cutting technique affects KAMs in sport-specific cutting maneuvers. Further, the effect of added game specificity (e.g., catching a ball or faking defenders) on KAMs and cutting technique remains unknown. Therefore, this study aimed: (i) to test if athletes grouped into different clusters of peak KAMs produced during three sport-specific fake-and-cut tasks of different complexities differ in cutting technique, and (ii) to test whether technique variables change with task complexity. Fifty-one female handball players (67.0 ± 7.7 kg, 1.70 ± 0.06 m, 19.2 ± 3.4 years) were recruited. Athletes performed at least five successful handball-specific sidestep cuts of three different complexities ranging from simple pre-planned fake-and-cut maneuvers to catching a ball and performing an unanticipated fake-and-cut maneuver with dynamic defenders. A k-means cluster algorithm with squared Euclidean distance metric was applied to the KAMs of all three tasks. The optimal cluster number of koptimal = 2 was calculated using the average silhouette width. Statistical differences in technique variables between the two clusters and the tasks were analyzed using repeated-measures ANOVAs (task complexity) with nested groupings (clusters). KAMs differed by 64.5%, on average, between clusters. When pooling all tasks, athletes with high KAMs showed 3.4° more knee valgus, 16.9% higher downward and 8.4% higher resultant velocity at initial ground contact, and 20.5% higher vertical ground reaction forces at peak KAM. Unlike most other variables, knee valgus angle was not affected by task complexity, likely due to it being part of inherent movement strategies and partly determined by anatomy. Since the high KAM cluster showed higher vertical center of mass excursions and knee valgus angles in all tasks, it is likely that this is part of an automated motor program developed over the players' careers. Based on these results, reducing knee valgus and downward velocity bears the potential to mitigate knee joint loading and therefore ACL injury risk.
Die Musik-, Kunst- und Kulturszene ist vielfältig und lebt von Individualität. An der Diskussionsrunde zum Thema „Überlebensstrategien während der Pandemie“ nehmen die Musiker*innen Lindy Huppertsberg, Pat Appleton, Martin Verdonk, Tommy Baldu und Markus Birkle am 10.05.2021 teil. Die Teilnehmer*innen der Diskussionsrunde erwirtschaften ihr Einkommen primär über Konzertgagen und sind als freischaffende Musiker*innen etabliert und erfolgreich in der Musikwelt tätig. Trotz großer Übereinstimmungen werden Strategien während der Krise bemerkenswert individuell gewählt. Ebenso vielschichtig ist der Fokus bei der Karriereplanung und Auswahl der musikalischen Projekte. Zwei essenzielle Themenbereiche kristallisieren sich im Verlauf der Unterhaltung heraus: Zum einen die persönlichen singulären Strategien für ein wirtschaftliches Überleben, zum anderen die Auseinandersetzung mit dem Verlust der Möglichkeit auf Resonanz und Empathie mit Mitmusiker*innen und dem Publikum. Die Frage wird aufgeworfen, ob Kulturschaffende einer Gesellschaft eine emotionale Stimme geben.
Aufgrund der verstärkten Bedeutung von Datenschutz in der modernen Gesellschaft und der verstärkten Nutzung von markerlosen Systemen wird es zunehmend interessant, ob ein solches System zuverlässige Werte auch bei noch unpopuläreren Bewegungen, wie der Kopfbewegung, liefert. Diese treten, bei der heute vorwiegend sitzenden Gesellschaft und im Zeitalter von Nackenverspannungen und der daraus resultierenden Bewegungseinschränkungen, mehr in den Fokus. Auch unter dem Gesichtspunkt des Datenschutzes ist es wichtig, nicht nur die Namen der Probanden, sondern auch deren
Gesichter in den Aufzeichnungen zu anonymisieren.
In der vorliegenden Arbeit wird daher evaluiert, ob das markerlose Bewegungsanaylsesystem Theia mit anonymisierten Dateien ähnliche Ergebnisse erzeugt, wie mit den originalen Dateien. Für diese Studie wurden sechs verschiedene Bewegungen bis zu ihrem Maximalausschlag des jeweiligen Probanden aufgezeichnet. Die Bewegungen hierbei sind Flexion und Extension des Kopfes, Lateralflexion sowie Rotation zu beiden Seiten. Zusätzlich wurde noch ein Durchgang Kopfkreisen aufgezeichnet. Dieser bestand aus dreimaligem Kopfkreisen, welches eine Kombination aus den vorherigen Bewegungen ist.
Die anonymisierten Daten wurden mittels eines Algorithmus bearbeitet, welcher das Gesicht der Probanden unkenntlich macht. Dies geschah durch das Schwärzen des Gesichtes oder einem Verschwimmen des Gesichts. Danach wurden die drei Datensätze in Theia verarbeitet und in EXCEL ausgewertet. Dabei kam es vor allem bei der geschwärzten Version bei Flexion und Extension zu großen systematischen und zufälligen Fehlern. Der Mittelwert des systematischen Fehlers ist die Abweichung von 13,62 Grad zu den Originalwerten. Der zufällige Fehler ist im Mittel mit 170,57 Grad stärker abweichend. Im Vergleich dazu liegt der Mittelwert des systematischen Fehlers bei der geblurrten Versionen im Vergleich zu den Originalwerten bei 5,17 Grad. Die geblurrte Version weist zudem seltener signifikante Unterschiede und einen mittleren zufälligen Fehler von 23,43 Grad auf, weshalb diese Version unter geringem Vorbehalt verwendbar ist, die geschwärzte Version jedoch nicht.
Generative machine learning models for creative purposes play an increasingly prominent role in the field of dance and technology. A particularly popular approach is the use of such models for generating synthetic motions. Such motions can either serve as source of ideation for choreographers or control an artificial dancer that acts as improvisation partner for human dancers. Several examples employ autoencoder-based deep-learning architectures that have been trained on motion capture recordings of human dancers. Synthetic motions are then generated by navigating the autoencoder's latent space. This paper proposes an alternative approach of using an autoencoder for creating synthetic motions. This approach controls the generation of synthetic motions on the level of the motion itself rather than its encoding. Two different methods are presented that follow this principle. Both methods are based on the interactive control of a single joint of an artificial dancer while the other joints remain under the control of the autoencoder. The first method combines the control of the orientation of a joint with iterative autoencoding. The second method combines the control of the target position of a joint with forward kinematics and the application of latent difference vectors. As illustrative example of an artistic application, this latter method is used for an artificial dancer that plays a digital instrument. The paper presents the implementation of these two methods and provides some preliminary results.
In the literature, many studies have described the 3D printing of ceramic-based scaffolds (e.g., printing with calcium phosphate cement) in the form of linear structures with layer rotations of 90°, although no right angles can be found in the human body. Therefore, this work focuses on the adaptation of biological shapes, including a layer rotation of only 1°. Sample shapes were printed with calcium phosphate cement using a 3D Bioplotter from EnvisionTec. Both straight and wavy spokes were printed in a round structure with 12 layers. Depending on the strand diameter (200 and 250 µm needle inner diameter) and strand arrangement, maximum failure loads of 444.86 ± 169.39 N for samples without subsequent setting in PBS up to 1280.88 ± 538.66 N after setting in PBS could be achieved.
Entwicklung und Realisierung eines Konzepts zur Erweiterung des Messbereichs einer Druckmesszelle
(2022)
Die Messung, von Prozessdrücken in industriellen Anlagen, ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. Hierbei können während des Betriebs gelegentlich ungewollte Überdrücke auftreten, welche über dem Messbereich der eingesetzten Sensorik liegen. Mit den bisher bekannten Drucksensoren können solche Überdrücke daher nicht detektiert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Konzepts, welches eine Messbereichserweiterung hervorbringt. Mit diesem sollen Drücke bis zu einer messbereichsspezifischen Grenze detektiert werden können.
Im ersten Schritt werden die Kapazitäten der Messzellen der aktuell bestehenden Sensorelektronik aufgenommen und ausgewertet. Aufgrund der Verläufe der gemessenen Kapazitäten, wird der Fokus auf die Auswertung der Referenzkapazität gelegt. Anschließend folgt das Approximieren des Verlaufs der Referenzkapazität durch geeignete mathematische Funktionen und das Entwickeln eines messbereichsübergreifenden Algorithmus. Hierfür wird die Methode der kleinsten Fehlerquadrate angewandt. Nachdem sich ein vielversprechendes Fitting, mittels zwei Polynomen herauskristallisiert hat, erfolgt die softwareseitige Implementierung des Algorithmus für einen Mikrocontroller auf der Sensorelektronik. Im letzten Teil der Arbeit werden Testmessungen durchgeführt, um die approximierten Polynome zu validieren.
Am Ende der Arbeit entsteht eine funktionierende Messbereichserweiterung zur Detektion von Drücken im Überlastbereich. Hierbei wird eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit mit wenigen zusätzlichen Messpunkten erzielt.
Solartechnik
(2022)
Die Erde ist ein Empfänger für kosmische Strahlungen. Sie empfängt nur einen winzigen Bruchteil der von der Sonne ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung. Dieser Bruchteil ist im Wesentlichen bestimmt durch den Abstand zwischen Sonne und Erde und durch das Verhältnis der Durchmesser von Erde und Sonne. Außerhalb der Erdatmosphäre, also extraterrestrisch, werden vom World Radiation Center WRC je Quadratmeter horizontaler Empfängerfläche 1,367 kW/m2 ± 1 % konstant über das gesamte Jahr gemessen.
The isolation measures adopted during the COVID-19 pandemic brought light to discussions related to the importance of meaningful social relationships as a basic need to human well-being. But even before the pandemic outbreak in the years 2020 and 2021, organizations and scholars were already drawing attention to the growing numbers related to lonely people in the world (World Economic Forum, 2019). Loneliness is an emotional distress caused by the lack of meaningful social connections, which affects people worldwide across all age groups, mainly young adults (Rook, 1984). The use of digital technologies has gained prominence as a means of alleviating the distress. As an example, studies have shown the benefits of using digital games both to stimulate social interactions (Steinfield, Ellison & Lampe, 2008) and to enhance the effects of digital interventions for mental health treatments, through gamification (Fleming et al., 2017). It is with these aspects in mind that the gamified app Noneliness was designed with the intention of reducing loneliness rates among young students at a German university. In addition to sharing the related works that supported the application development, this chapter also presents the aspects considered for the resource's design, its main functionalities, and the preliminary results related to the reduction of loneliness in the target audience.
During the periods of social isolation to contain the advance of COVID-19 in 2020 and 2021, educational institutions have had the challenge to adopt technological strategies not only to ensure continuity in students’ classes, but also to support their mental health in a period of uncertainty and health risks. Loneliness is an emotional distress caused by the lack of meaningful social connections; it has increasingly affected young adults worldwide during the pandemic's social isolation and still bears psychological effects in the current post-pandemic period. In the light of this challenge, the Nonenliness App was developed as a way to bring together university communities to address issues related to loneliness and mental health disorders through a gamified and social online environment. In this paper, we present the app and its main functionalities (Beta version) and discuss the preliminary results of a pilot clinical study conducted with university students in Germany (N = 12) to verify the app's efficacy and usability, alongside the challenges faced and the next steps to be taken regarding the platform's improvement.
Mit der wachsenden Bedeutung von Nachhaltigkeit im Alltag von Konsument*innen, werden ökologische Aspekte zunehmend zum Kaufentscheidungsfaktor. Damit steigt auch das Angebot nachhaltiger Produkte am Markt. Immer mehr Unternehmen neh-men ökologische Alternativen mit in ihr Sortiment auf. Wie nachhaltig einzelne Güter tatsächlich sind, kann für Verbraucher*innen nur schwer ersichtlich sein.
Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Analyse der Auswirkungen von Green-washing auf das Konsumverhalten deutscher Verbraucher*innen am Markt für nach-haltige Lebensmittel. Innerhalb eines Fragebogens wird zunächst der Lebensmittel-konsum eines Probandenkreises erfasst. Dabei wird zudem erfasst, welche Bedeutung Gütezeichen als Beurteilungshilfe hinsichtlich der Nachhaltigkeit eines Produkts in der Lebensmittelbranche innehalten. Dazu werden zunächst einige Öko-Siegel bzgl. ihrer Seriosität bewertet. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse dieser Bewertung mittels empirische Forschung der Einschätzung des Probandenkreises gegenüberge-stellt.
Aus der Befragung ist hervorgegangen, dass Greenwashing eines Unternehmens durchaus Veränderungen in der Kaufbereitschaft der betroffenen Produkte sowie – zu einem geringeren Ausmaß – Produkte innerhalb der gleichen Kategorie betrifft. Wei-terhin wurde identifiziert, dass die Einschätzungen des Probandenkreises hinsichtlich der Seriosität und der Vertrauenswürdigkeit maßgeblich von der – innerhalb dieser wissenschaftlichen Arbeit – durchgeführten Bewertung abweichen. Die Einschätzung hinsichtlich der Seriosität und Vertrauenswürdigkeit von Seiten der Proband*innen, scheint zu großen Teilen von der Bekanntheit des betreffenden Gütezeichens abzu-hängen.
The accurate diagnosis of state of charge (SOC) and state of health (SOH) is of utmost importance for battery users and for battery manufacturers. State diagnosis is commonly based on measuring battery current and using it in Coulomb counters or as input for a current-controlled model. Here we introduce a new algorithm based on measuring battery voltage and using it as input for a voltage-controlled model. We demonstrate the algorithm using fresh and pre-aged lithium-ion battery single cells operated under well-defined laboratory conditions on full cycles, shallow cycles, and a dynamic battery electric vehicle load profile. We show that both SOC and SOH are accurately estimated using a simple equivalent circuit model. The new algorithm is self-calibrating, is robust with respect to cell aging, allows to estimate SOH from arbitrary load profiles, and is numerically simpler than state-of-the-art model-based methods.