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Die Einbindung von Mini- und Mikro-BHKW in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) bietet vielfältige wirtschaftliche, Smart-Grids- und Klimaschutzpotentiale zur Unterstützung der "Wärmewende". Eine Einbindung solcher Anlagen ist bisher jedoch mit zumeist hohen Kosten verbunden, weshalb i.d.R. nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (> 500 kWel) umgesetzt werden. Im Rahmen des Projekts mikroVKK wurde deshalb das Ziel verfolgt zu demonstriert und nachzuweisen, dass auch BHKW-Anlagen unter 100 kWel in ein virtuelles Kleinkraftwerk (VKK) wirtschaftlich einzubinden sind.
GridSystronic Energy (GSE) hat hierfür ein spezielles VKK-System (gs.system) entwickelt, welches im Rahmen des Projekts unter realen Bedingungen erprobt, weiterentwickelt und möglichst zur Marktreife gebracht wurde. Durch die Konfiguration des Systems - d.h. einfache Steuerboxen (gs.box) werden als Gateway für die Kommunikation vor Ort zur Anlagen- und Zähleranbindung verbaut, wohingegen die Berechnungen, Simulationen und Optimierung der Steuersignale auf dem zentralen gs.server erfolgt - lässt sich eine kostengünstige und skalierbare Lösung darstellen.
Zusammen mit zehn Stadtwerken als Praxispartner wurden unterschiedliche BHKW- Standorte identifiziert und auf deren technische Eignung und die Umsetzbarkeit neuer Geschäftsmodelle auf Basis einer intelligenten Steuerung analysiert. Für ausgewählte Objekte, wie z.B. Schulen, Wärmenetze, Mehrfamiliengebäude, wurde durch GSE eine Anbindung der für die Regelung notwendigen Geräte und Zähler realisiert. Regelwerke, wie z.B. "Lastprofil folgen", als Basis für neue Geschäftsmodelle wurden mit den Praxispartnern abgestimmt und entwickelt. Anhand der Erkenntnisse zu den Effekten der intelligenten Steuerung (z.B. Nutzung von möglichen Flexibilitäten, Stabilität des Systems, Verschiebung der Betriebszeiten, Änderung der Lieferquoten etc.) wurden neue Geschäftsmodelle detailliert analysiert und mit den Praxispartnern prototypisch umgesetzt. Die Evaluation zu den Smart-Grids-Potenzialen (Flexibilität, netzdienliche Einspeisung etc.) sowie die Potenziale zur Unterstützung des Klimaschutzes (CO2-Minderung) erfolgte anhand von gemessenen und simulierten Werten.
Während der Projektlaufzeit konnte die technische Anbindbarkeit von BHKW-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 100 kWel demonstriert werden. Die Vorarbeiten für die Erarbeitung einer standardisierten und kostengünstigen Anbindungslösung war jedoch sehr viel zeitintensiver als ursprünglich geplant, weshalb die Anlagen verspätet oder z.T. gar nicht angebunden werden konnten. Wegen der geringen Datenbasis konnten die grundsätzlichen wirtschaftlichen Potenziale einer VKK Steuerung deshalb nur auf theoretischer Basis nachgewiesen werden. Die Anbindungs- und Integrationskosten hängen stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, weshalb es hierfür keine pauschale Aussage getroffen werden kann. Durch die gewonnenen Erfahrungen und Lernprozesse konnte jedoch im Laufe des Projektes bereits eine erhebliche Kostenreduktion erzielt werden. Auch bei Neuanlagen, bei denen die Anbindung bereits vorab eingeplant werden kann, können die Kosten der Anbindung stark reduziert werden. Die Smart-Grid-Potenziale und die Klimaschutzpotenziale eines VKK-Einsatzes wurden von der Hochschule Offenburg ebenfalls auf einer theoretischen Basis ermittelt. In einem nächsten Schritt wäre es deshalb notwendig zu analysieren, ob sich die ermittelten Effekte auch unter realen Bedingungen einstellen.
The growing demand for active medical implantable devices requires data and or power links between the implant and the outside world. Every implant has to be encapsulated from the body by a specific housing and one of the most common materials used is titanium or titanium alloy. Titanium thas the necessary properties in terms of mechanical and chemical stability and biocompatibility. However, its electrical conductivity presents a challenge for the electromagnetic transmission of data and power. The proposed paper presents a fast and practical method to determine the necessary transmission parameters for titanium encapsulated implants. Therefore, the basic transformer-transmission-model is used with measured or calculated key values for the inductances. Those are then expanded with correction factors to determine the behavior with the encapsulation. The correction factors are extracted from finite element method simulations. These also enable the analysis of the magnetic field distribution inside of the housing. The simulated transmission properties are very close to the measured values. Additionally, based on lumped elements and magnetic field distribution, the influential parameters are discussed in the paper. The parameter discussion describes how to enhance the transmitted power, data-rate or distance, or to reduce the size of the necessary coils. Finally, an example application demonstrates the usage of the methods.
In the 19th century Alexander von Humboldt explored the nature and was conceived a new vision of nature that still influences the way we understand the new world. Humboldt believed in the importance of accurate measurements and precise description of observations. His vision of nature included not only facts but also emotions.
Nowadays smart solutions will be developed by using computer technology, which will influence our relationship to nature, our handling of the complexity and diversity of nature itself and the technological influences on the society. Could we avoid a new form of “Colonialism”, when a network of super computers will create a smarter world?
This paper describes the Sweaty II humanoid adult size robot trying to qualify for the RoboCup 2018 adult size humanoid competition. Sweaty came 2nd in RoboCup 2017 adult size league. The main characteristics of Sweaty are described in the Team Description Paper 2017. The improvements that have been made or are planned to be implemented for RoboCup 2018 are described in this paper.
MPC-Workshop Juli 2018
(2018)
Dieser technische Bericht stellt die Verwendung der Zuwendung und der erzielten Ergebnisse im Einzelnen dar. Die Gegenüberstellung mit den vorgegebenen Zielen erfolgt anhand der Beschreibung des Arbeitspakete. Die Verwendung der Zuwendung und Gegenüberstellung mit den vorgegebenen Zielen wird anhand der Arbeitspakete beschrieben, um den Abgleich zwischen Planung und durchgeführten Arbeiten unmittelbar darstellen zu können.
Inzwischen hat sich Instagram für Unternehmen als relevante Marketing-Plattform etabliert. Weltweit sind etwa 25 Millionen Business-Profile aktiv und die Zahl wird voraussichtlich noch deutlich steigen. Stories sind aktuell wohl eines der modernsten Content-Formate in der Social Media Welt. Umso wichtiger ist es, sich als Unternehmen frühzeitig mit dem Thema zu beschäftigen und sich auf der Plattform richtig zu positionieren. Die Hälfte aller Instagram Business Profile veröffentlichen pro Monat mindestens eine Instagram Story. Je mehr Unternehmen die Stories nutzen, desto höher wird der Wettbewerb innerhalb des Story-Features. Für Unternehmen wird es daher auch zunehmend schwieriger an eine der vorderen Positionen innerhalb des Story Feeds zu gelangen. Wer sich als Werbetreibender positionieren will, muss sich den stets neuen Entwicklungen, der Geschwindigkeit der Neuheiten, der Aktualität der Trends und den Anforderungen der Community anpassen.
Allgemeine Geschäftsbedingungen als Instrument der Vereinfachung betrieblicher Vertragsgestaltung
(2018)
Im Wirtschaftsleben spielen heute AGB eine bedeutende Rolle. Diese sind nach § 305 Abs. 1 BGB alle, für eine Vielzahl von Verträgen vorformulierten Vertragsbedingungen, die eine Vertragspartei (Verwender) der anderen Vertragspartei bei Abschluss eines Vertrags stellt. Vertragsbedingungen sind dabei die Regelungen, die Bestandteil des Vertrages werden sollen.1 Gleichgültig ist, ob die Bestimmungen einen äußerlich gesonderten Bestandteil des Vertrags bilden oder in die Vertragsurkunde selbst aufgenommen werden, welchen Umfang sie aufweisen, in welcher Schriftart sie verfasst sind und welche Form der Vertrag hat (vgl. § 305 Abs. 1 S. 2 BGB). Durch AGB wird grundsätzlich ein Rationalisierungseffekt erreicht. Bei Abschluss von Massenverträgen stellen diese eine Vereinfachung der Vertragsabwicklung dar. Stetig gleichbleibende Vertragsregelungen können einmalig formuliert und ständig wiederverwendet werden. Des Weiteren verfolgen AGB den Zweck, das Risiko ihres Verwenders zu begrenzen. AGB stellen ebenso Regelungen des Rechtsverhältnisses zwischen den Vertragsparteien dar. Neben den Vorteilen, können sich aber auch nachteilige Aspekte für den Verwender ergeben. Durch die Vorformulierung von AGB kann die Gefahr bestehen, dass der AGB-Verwender die Regelungen ausschließlich zu seinen Gunsten und damit zum Nachteil der anderen Vertragspartei gestaltet. In einer Drucksituation kann die Gegenseite des Vertrages so gezwungen sein, sich mit den AGB als einverstanden zu erklären. Als Beispiel kann der AGB-Verwender eine Monopolstellung innehaben oder die andere Vertragspartei benötigt die Vertragsleistung dringend.
Die touristische Entwicklung in den deutschen Urlaubsorten gestaltet sich derzeit in der Regel sehr positiv. Dies ist einerseits sehr erfreulich und sollte Anlass für das Marketing geben, diese Situation zu verfestigen und zu verstärken; andererseits zeigt eine nähere Betrachtung, dass sich die Besucherströme in erster Linie auf die Hauptsaisonzeiten der jeweiligen Urlaubsgebiete konzentrieren. Für viele Bäderorte, vor allem etwa auch die der Ost- und Nordseeküste, sind dies die Ferienzeiten im Sommer. So verzeichnen viele Hotels und Restaurants bis zu 70 % ihrer Jahreseinnahmen in dieser nur dreimonatigen Periode. Das Problem besteht nun in den übrigen Jahreszeiten vor allem darin, dass bei geringem Umsatz trotzdem Personal und Einrichtungen vorgehalten werden müssen. Auch die vorhandenen gemeindlichen und privaten Infrastrukturen werden in den Nebensaisonzeiten nicht genügend ausgelastet. Läden und Geschäfte leiden zum Teil unter der geringen Gästezahl. Manche Urlaubsorte wirken, so vor allem im Winter, oft in diesen Zeiten wie ausgestorben. Entwicklungsbedarf entsteht nun darin, auch Angebote zu schaffen, die einen Ferienaufenthalt im Herbst, Winter und Frühjahr attraktiver machen. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der folgenden Ausführungen, entsprechende innovative Lösungsansätze aufzuzeigen.
Die vorliegende Bachelor-Thesis ist bei der Firma AUMA in Müllheim in der Abteilung Testingentstanden.
Diese Arbeit ist in zwei Teile unterteilt. Im ersten Teil wird näher auf den Entwurf eines Motorenprüfstands und dessen Realisierung eingegangenen, während sich der zweite Teil damit befasst, wie dieser für die Ausbildung – und die Einarbeitung in Mess- und Steuerungstechnik – von Auszubildenden genutzt werden soll. In diesem Versuchsaufbau wird vorrangig ein Gleichstrommotor getestet.
Die Begründung für die Erstellung eines Motoren-Bremsprüfstands liegt darin, dass es eine der Hauptaufgaben der Abteilung Testing ist, in Labor-Prüfeinrichtungen Antriebe der AUMA Gruppe zu testen. Diese Prüfeinrichtungen arbeiten in der Regel mit gefährlichen Spannungen und dürfen nur von Fachkräften in Betrieb genommen werden. In Zukunft sollen Auszubildende im Zuge einer praxisnahen und handlungsorientierten Ausbildung die Möglichkeit haben, sich selbstständig in die Bereiche der Mess- und Steuerungstechnik einzuarbeiten.
Mit dem realisierten Motoren-Bremsprüfstand ist es in der Abteilung Testing möglich, in Zukunft Auszubildende ressourcenschonend und in einem gefahrenfreien Umfeld in die Aufgaben der Abteilung Testing einzuarbeiten. Somit reduziert sich die benötigte Einarbeitungszeit, in der ein Mitarbeiter die Auszubildenden betreuen muss. Mit dem gebauten Prüfstand können Auszubildende die Charakteristik eines Gleichstrommotors verstehen und die Messmethoden, zur Erfassung von Drehmoment, Drehwinkel, Temperatur, sowie elektrische Größen, anwenden. Diese Erkenntnisse lassen sich optimal auf größere Prüfstände übertragen und bereiten die Auszubildenden auf spätere Aufgaben im Unternehmen AUMA und der Abteilung Testing vor.
Wir haben die erste „Eiserne Hand“ des Götz von Berlichingen mit 3D-Computer-Aided Design rekonstruiert und über einen Multimaterial-3D-Drucker ausgedruckt. Dabei ließ sich feststellen, dass die 500 Jahre alte Technik keinesfalls veraltet ist: Das Innenleben der „Eisernen Hand“ ist ausgefeilter als bisher angenommen. Sie könnte sogar spannende Impulse für die Entwicklung neuer künstlicher Handprothesen liefern.
Forschung im Fokus 2018
(2018)
Campus Winter 2018/2019
(2018)
Existing ultrasonic stress evaluation methods utilize the acoustoelastic effect for bulk waves propagating in volume, which is unsuitable for a surface treated material, possessing a significant variation in material properties with depth. With knowledge of nonlinear elastic parameters – third-order elastic constants (TOEC) close to the surface of the sample, the acoustoelastic effect might be used with surface acoustic waves. This work is focused on the development of an independent method of TOEC measurement using the effect of nonlinear surface acoustic waves scattering – i.e. the effect of elastic waves interaction in a nonlinear medium.
In this paper, the possible three wave interactions of surface guided waves and bulk waves are described and formulae for the efficiency of harmonic generation and mode mixing are derived. A comparison of the efficiency of surface waves scattering in an isotropic medium for different interaction types is carried out with the help of nonlinear perturbation theory. First results for surface and bulk wave mixing with known second- and third-order elastic constants are shown.
Nonlinearity can give rise to intermodulation distortions in surface acoustic wave (SAW) devices operating at high input power levels. To understand such undesired effects, a finite element method (FEM) simulation model in combination with a perturbation theory is applied to find out the role of different materials and higher order nonlinear tensor data for the nonlinearities in such acoustic devices. At high power, the SAW devices containing metal, piezoelectric substrate, and temperature compensating (TC) layers are subject to complicated geometrical, material, and other nonlinearities. In this paper, third-order nonlinearities in TC-SAW devices are investigated. The materials used are LiNbO 3 -rot128YX as the substrate and copper electrodes covered with a SiO 2 film as the TC layer. An effective nonlinearity constant for a given system is determined by comparison of nonlinear P-matrix simulations to third-order intermodulation measurements of test filters in a first step. By employing these constants from different systems, i.e., different metallization ratios, in nonlinear periodic P-matrix simulations, a direct comparison to nonlinear periodic FEM-simulations yields scaling factors for the materials used. Thus, the contribution of the different materials to the nonlinear behavior of TC-SAW devices is obtained and the role of metal electrodes, substrate, and TC film are discussed in detail.
Der Entwurf und die Realisierung gedruckter Schaltungen oder Elektronikkomponenten stellt ein intensives Thema der Forschung dar. Forschungsgruppen beschäftigen sich zunehmend mit der Entwicklung von gedruckten Energy Harvestern, weil diese kostengünstig und einfach herstellbar sind. Das Energy Harvesting (EH) oder auch das ”Mikro Energy Harvesting“ (MEH) bezeichnet die Gewinnung von elektrischer Energie aus der Umgebung, um elektronische Verbraucher zu versorgen, kontinuierliche Leistungen zu erzeugen, das System energieeffizienter zu machen, sowie die Energiespeicherung im Mikrowattbereich zu gewährleisten. Energy Harvesting-Systeme stellen eine Alternative gegenüber der Energieversorgung autarker Low-Power-Elektronik mit Batterien dar. Das Energiemanagement solcher EH-Systeme ist jedoch eine Herausforderung aufgrund der Energieverfügbarkeit und der im Zeitablauf nicht konstanten Verlustleistung. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die derzeit existierenden ultra low-power Energiemanagement Schaltungen für Energy Harvester. Dabei wird insbesondere der Fokus auf gedruckte Energy Harvester gelegt. Es soll aufgezeigt werden, welche Aspekte der vorgestellten Energieversorgungsschaltungen bei der Entwicklung eines Energieversorgungschips für gedruckte Energy Harvester berüucksichtigt werden sollen.
Implementierung von Softcore-Prozessoren und/oder weiteren IPs (Intellectual Property) in FPGAs
(2018)
Die zunehmende Integration von kompletten Systemen auf einem Chip (System-on-Chip, SoC) erfordert auch immer die Integration einer Recheneinheit bzw. eines Prozessorkerns. Möchte man insbesondere Low-Power-SoC-Systeme entwickeln, z.B. drahtlose Sensor-SoC-Systeme für Anwendungen im Rahmen von Industrie 4.0, ist die Implementierung eines solchen Prozessorkerns mit hohen Herausforderungen verbunden. Prinzipiell können hierfür verschiedene Ansätze verfolgt werden, nämlich die Implementierung einer Hardcore Prozessor-IP (IP = Intellectual Property) oder einer Softcore-Prozessor-IP. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst auf den derzeitigen Stand der Technik verfügbarer Hardcore- oder Softcore-Prozessoren unter den Randbedingungen der Low-Power-Anforderungen und der weiten Verbreitung des Cores in industriellen Anwendungen eingegangen. Schließlich werden die Ergebnisse der Implementierung und Evaluierung eines derzeit frei verfügbaren 16-bit MSP430-kompatiblen Softcore Prozessors auf einem Altera-Cyclon-FPGA vorgestellt. Aus den Ergebnissen wird ein entsprechendes Fazit für die Implementierung von Low-Power-SoC-Systeme gegeben.
The economic dispatch (ED) problem is a large-scale optimization problem in electricity power grids. Its goal is to find a power output combination of all generator nodes that meet the demand of the customers at minimum operating cost. In recent years, distributed protocols have been proposed to replace the traditional centralized ED calculation for modern smart grid infrastructures with the most realistic being the one proposed by Binetti et al. (2014). However, we show that this protocol leaks private information of the generator nodes. We then propose a privacy-preserving distributed protocol that solves the ED problem. We analyze the security of our protocol and give experimental results from a prototype implementation to show the feasibility of the solution.
Optische Navigationssysteme weisen bisher eine eindeutige Trennung zwischen nachverfolgendem Gerät (Tool Tracker) und nachverfolgten Geräten (Tracked Tools) auf. In dieser Arbeit wird ein neues Konzept vorgestellt, dass diese Trennung aufhebt: Jedes Tracked Tool ist gleichzeitig auch Tool Tracker und besteht aus Marker-LEDs sowie mindestens einer Kamera, mit deren Hilfe andere Tracker in Lage und Orientierung nachverfolgt werden können. Bei Verwendung von nur einer Kamera geschieht dies mittels Pose Estimation, ab zwei Kameras werden die Marker-LEDs trianguliert. Diese Arbeit beinhaltet die Vorstellung des neuen Peer-To-Peer-Tracking-Konzepts, einen sehr schnellen Pose-Estimation-Algorithmus für beliebig viele Marker sowie die Klärung der Frage, ob die mit Pose Estimation erreichbare Genauigkeit vergleichbar mit der eines Stereo-Kamera-Systems ist und den Anforderungen an die chirurgische Navigation gerecht wird.
The CAN bus still is an important fieldbus in various domains, e.g. for in-car communication or automation applications. To counter security threats and concerns in such scenarios we design, implement, and evaluate the use of an end-to-end security concept based on the Transport Layer Security protocol. It is used to establish authenticated, integrity-checked, and confidential communication channels between field devices connected via CAN. Our performance measurements show that it is possible to use TLS at least for non time-critical applications, as well as for generic embedded networks.
The increase in households with grid connected Photovoltaic (PV) battery system poses challenge for the grid due to high PV feed-in as a result of mismatch in energy production and load demand. The purpose of this paper is to show how a Model Predictive Control (MPC) strategy could be applied to an existing grid connected household with PV battery system such that the use of battery is maximized and at the same time peaks in PV energy and load demand are reduced. The benefits of this strategy are to allow increase in PV hosting capacity and load hosting capacity of the grid without the need for external signals from the grid operator. The paper includes the optimal control problem formulation to achieve the peak shaving goals along with the experiment set up and preliminary experiment results. The goals of the experiment were to verify the hardware and software interface to implement the MPC and as well to verify the ability of the MPC to deal with the weather forecast deviation. A prediction correction has also been introduced for a short time horizon of one hour within this MPC strategy to estimate the PV output power behavior.
Implementation of interdisciplinary student teams in design education for additive manufacturing
(2018)
Additive manufacturing (AM) technologies are becoming increasingly popular in all areas of product development. Therefore, it is imperative that students be taught Design for AM. However, due to the rapid development of new methods and materials for AM, it does not make sense to only teach particular design guidelines, as these can quickly become obsolete. Rather, students should acquire the competence to develop guidelines themselves, that take into account the current state of the art. Thus, they will be able to react to changing processes and new materials
in the future. In order to convey the independent development of design guidelines for additive manufacturing by students, a new concept was developed, which is presented in this contribution. In this process, the learning goal is worked out by a group of students on the basis of a practical
task. The group consists of an interdisciplinary team in order to combine different competencies and to provide different perspectives on the task. A case study will show the design and manufacture of a miniature aircraft using Fused Layer Modelling. The aim of the development is above all the design for additive manufacturing. In addition, a low use of resources in combination with lightweight construction should be achieved. In the implementation of the task, the students are confronted with challenging aerodynamic design of wings as well as with the economic evaluation of the development process. An examination of the level of knowledge before and after the case study examines the learning success.
The paper describes the methodology and experimental results for revealing similarities in thermal dependencies of biases of accelerometers and gyroscopes from 250 inertial MEMS chips (MPU-9250). Temperature profiles were measured on an experimental setup with a Peltier element for temperature control. Classification of temperature curves was carried out with machine learning approach.
A perfect sensor should not have thermal dependency at all. Thus, only sensors inside the clusters with smaller dependency (smaller total temperature slopes) might be pre-selected for production of high accuracy inertial navigation modules. It was found that no unified thermal profile (“family” curve) exists for all sensors in a production batch. However, obviously, sensors might be grouped according to their parameters. Therefore, the temperature compensation profiles might be regressed for each group. 12 slope coefficients on 5 degrees temperature intervals from 0°C to +60°C were used as the features for the k-means++ clustering algorithm.
The minimum number of clusters for all sensors to be well separated from each other by bias thermal profiles in our case is 6. It was found by applying the elbow method. For each cluster a regression curve can be obtained.
Modelling detailed chemistry in lithium-ion batteries: Insight into performance, ageing and safety
(2018)
Colored glass products with various printing technologies are becoming more important in industry. The aim is to achieve individual solution in a very short delivery time. Conventional thermal treatment of burning glasses in oven for tempered color printing has predominant issues with high time consumption, energy consumption and manufacturing cost. It requires alternative process development.
This paper proposes laser process to overcome issues in conventional treatment with the latest results of tempering colored glass. Samples have been analyzed with the scanning electron microscope (SEM). Two different laser systems have been applied and the glass has been printed with black paste.
Economic growth and ecological problems have pushed industries to switch to eco-friendly technologies. However, environmental impact is still often neglected since production efficiency remains the main concern. Patent analysis in the field of process engineering shows that, on the one hand, some eco-issues appear as secondary problems of the new technologies, and on the other hand, eco-friendly solutions often show lower efficiency or performance capability. The study categorizes typical environmental problems and eco-contradictions in the field of process engineering involving solids handling and identifies underlying inventive principles that have a higher value for environmental innovation. Finally, 42 eco-innovation methods adapting TRIZ are chronologically presented and discussed.
Accelerated transformation of the society and industry through digi-talization, artificial intelligence and other emerging technologies has intensified the need for university graduates that are capable of rapidly finding breakthrough solutions to complex problems, and can successfully implement innovation con-cepts. However, there are only few universities making significant efforts to com-prehensively incorporate creative and systematic tools of TRIZ (theory of in-ventive problem solving) and KBI (knowledge-based innovation) into their de-gree structure. Engineering curricula offer little room for enhancing creativity and inventiveness by means of discipline‐specific subjects. Moreover, many ed-ucators mistakenly believe that students are either inherently creative, or will in-evitably obtain adequate problem-solving skills as a result of their university study. This paper discusses challenges of intelligent integration of TRIZ and KBI into university curricula. It advocates the need for development of standard guidelines and best-practice recommendations in order to facilitate sustainable education of ambitious, talented, and inventive specialists. Reflections of educa-tors that teach TRIZ and KBI to students from mechanical, electrical, process engineering, and business administration are presented.
The comprehensive assessment method includes 80 innovation performance parameters and 10 key indicators of innovation capability, such as innovation process performance, innovating system performance, market and customer orientation, technology orientation, creativity, leadership, communication and knowledge management, risk and cost management, innovative climate, and innovation competences. The cross-industry study identifies parameters critical for innovation success and reveals different innovation performance patterns in companies.
CONTEXT
The paper addresses the needs of medium and small businesses regarding qualification of R&D specialists in the interdisciplinary cross-industry innovation, which promises a considerable reduction of investments and R&D expenditures. The cross-industry innovation is commonly understood as identification of analogies and transfer of technologies, processes, technical solutions, working principles or business models between industrial sectors. However, engineering graduates and specialists frequently lack the advanced skills and knowledge required to run interdisciplinary innovation across the industry boundaries.
PURPOSE
The study compares the efficiency of the cross-industry innovation methods in one semester project-oriented course. It identifies the individual challenges and preferred working techniques of the students with different prior knowledge, sets of experiences, and cultural contexts, which require attention by engineering educators.
APPROACH
Two parallel one-semester courses were offered to the mechanical and process engineering students enrolled in bachelor’s and master’s degree programs at the faculty of mechanical and process engineering. The students from different years of study were working in 12 teams of 3…6 persons each on different innovation projects, spending two hours a week in the classroom and additionally on average two hours weekly on their project research. Students' feedback and self-assessments concerning gained skills, efficiency of learned tools and intermediate findings were documented, analysed, and discussed regularly along the course.
RESULTS
Analysis of numerous student projects allows to compare and to select the tools most appropriate for finding cross-industry solutions, such as thinking in analogies, web monitoring, function-oriented search, databases of technological effects and processes, special creativity techniques and others. The utilization of learned skills in practical innovation work strengthens the motivation of students and enhances their entrepreneurial competences. Suggested learning course and given recommendations help facilitate sustainable education of ambitious specialists.
CONCLUSIONS
The structured cross-industry innovation can be successfully run as a systematic process and learned in one semester course. The choice of the preferred working teqniques made by the students is affected by their prior knowledge in science, practical experience, and cultural contexts. Major outcomes of the students’ innovation projects such as feasibility, novelty and customer value of the concepts are primarily influenced by students’ engineering design skills, prior knowledge of the technologies, and industrial or business experience.
Online comment on: "Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials"
(2018)
Lithium-ion pouch cells with lithium titanate (Li4Ti5O12, LTO) anode and lithium nickel cobalt aluminum oxide (LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, NCA) cathode were investigated experimentally with respect to their electrical (0.1C…4C), thermal (5 °C…50 °C) and long-time cycling behavior. The 16 Ah cell exhibits an asymmetric charge/discharge behavior which leads to a strong capacity-rate effect, as well as a significantly temperature-dependent capacity (0.37 Ah ∙ K−1) which expresses as additional high-temperature feature in the differential voltage plot. The cell was cycled for 10,000 cycles inbetween the nominal voltage limits (1.7–2.7 V) with a symmetric 4C constant-current charge/discharge protocol, corresponding to approx. 3400 equivalent full cycles. A small (0.192 mΩ/1000 cycles) but continuous increase of internal resistance was observed. Using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), this could be identified to be caused by the NCA cathode, while the LTO anode showed only minor changes during cycling. The temperature-corrected capacity during 4C cycling exhibited a decrease of 1.28%/1000 cycles. The 1C discharge capacity faded by only 4.0% for CC discharge and 2.3% for CCCV discharge after 10,000 cycles. The cell thus exhibits very good internal-resistance stability and excellent capacity retention even under harsh (4C continuous) cycling, demonstrating the excellent stability of LTO as anode material.
One of the bottlenecks hindering the usage of polymer electrolyte membrane fuel cell technology in automotive applications is the highly load-sensitive degradation of the cell components. The cell failure cases reported in the literature show localized cell component degradation, mainly caused by flow-field dependent non-uniform distribution of reactants. The existing methodologies for diagnostics of localized cell failure are either invasive or require sophisticated and expensive apparatus. In this study, with the help of a multiscale simulation framework, a single polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) model is exposed to a standardized drive cycle provided by a system model of a fuel cell car. A 2D multiphysics model of the PEMFC is used to investigate catalyst degradation due to spatio-temporal variations in the fuel cell state variables under the highly transient load cycles. A three-step (extraction, oxidation, and dissolution) model of platinum loss in the cathode catalyst layer is used to investigate the cell performance degradation due to the consequent reduction in the electro-chemical active surface area (ECSA). By using a time-upscaling methodology, we present a comparative prediction of cell end-of-life (EOL) under different driving behavior of New European Driving Cycle (NEDC) and Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC).
We present an electrochemical model of a lithium iron phosphate/graphite (LFP/C6) cell that includes combined aging mechanisms: (i) Electrochemical formation of the solid electrolyte interphase (SEI) at the anode, leading to loss of lithium inventory, (ii) breaking of the SEI due to volume changes of the graphite particles, causing accelerated SEI growth, and (iii) loss of active material due to of loss percolation of the liquid electrolyte resulting from electrode dry-out. The latter requires the introduction of an activity-saturation relationship. A time-upscaling methodology is developed that allows to simulate large time spans (thousands of operating hours). The combined modeling and simulation framework is able to predict calendaric and cyclic aging up to the end of life of the battery cells. The aging parameters are adjusted to match literature calendaric and cyclic aging experiments, resulting in quantitative agreement of simulated nonlinear capacity loss with experimental data. The model predicts and provides an interpretation for the dependence of capacity loss on temperature, cycling depth, and average SOC. The introduction of a percolation threshold in the activity-saturation relationship allows to capture the strong nonlinearity of aging toward end of life (“sudden death”).
Die Heterogenität der Studienanfänger/innen erleben viele Lehrende unmittelbar in den Anfängerveranstaltungen, Heterogenität nicht nur in Bezug auf fachliche Vorbildung, sondern auch bezüglich verfügbaren Lernstrategien, Fertigkeiten, Motivation und
Selbstdisziplin. Schon allein einer 90-minütigen Vorlesung konzentriert zu folgen und die
Ergebnisse strukturiert zu sichern, ist für viele eine sehr große Herausforderung. In diesem Erfahrungsbericht wird das seit dem WS 2015/16
an der Hochschule Offenburg erprobte Potenzial moderner Tablets untersucht, Vorteile
von klassischem handschriftlichen An- und Mitschreiben mit einer Vorstruktur, wie sie
z.B. PPT-Slides ermöglichen, zu vereinen.