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4D-Druck bezeichnet das Verfahren der Herstellung von Bauteilen, die als Reaktion auf äußere Reize ihre Struktur verändern. Diese Reaktion wird als Ausgangssignal als Folge auf ein Eingangssignal betrachtet. Ein mögliches Eingangssignal ist ein Magnetfeld mit einer bestimmten Orientierung und einem bestimmten Betrag. Ein solches Verhalten zeigen magnetresponsive Werkstoffe. Auf diese Weise lassen sich Handhabungsaufgaben, wie das Greifen von Objekten, lösen. Die Neuheit daran ist der Verzicht auf konventionelle Antriebe wie elektromechanische oder hydraulische Motoren. Diese Arbeit erschließt das nötige Hintergrundwissen zu Magnetismus und soft robots. Der experimentelle Teil befasst sich mit der Herstellung eines magnetresponsiven Werkstoffes und der Entwicklung eines soft grippers. Es werden die 3D-Druckverfahren FDM und PAM mit magnetresponsivem Material verglichen. Ersteres ermöglicht ein Verarbeiten von Filament und letzteres von Granulat. Es zeigt sich, dass sich die Resultate in Hinblick auf Maßtreue und Elastizität unterscheiden, wobei das FDM-Verfahren besser abschneidet. Die strukturierte Formgebung eines Greifers (soft gripper) wird erforscht. Dabei wird die Herstellbarkeit und die Bionik des Greifens vereint. Die externe Manipulierbarkeit ermöglicht einen Einsatz von soft grippern in kleinen Anwendungsgebieten wie minimal-invasiven Operationen mit einer Steuerung des Werkzeuges von außen. Weiter wird ein Vorgehen zur Programmierung und Aktivierung der 4D-Druckteile entwickelt und vorgeschlagen. Dabei wird das Programmieren mittels zweier Permanentmagnete und das Aktivieren über eine Helmholtzspule realisiert. Die Helmholtzspule erzeugt ein homogenes steuerbares Magnetfeld. Eine Verfahren zur analytischen Berechnung des benötigten magnetischen Feldes zur Aktivierung wird entwickelt und im letzten Kapitel vorgestellt.

The focus of the present work was the investigation of dimensional stability in 3D printing with mycelium-based materials. This material composite is made of wood fibers that are bound by mycelium growth. Hemp and coconut fibers were examined as materials for 3D-printing in order to evaluate their suitability for this purpose. In order for the material to be used for 3D-printing, binders and water must be added to make the ink extrudable. Different compositions of the printing paste were produced and the loss of shape after 3D-printing and after heat inactivation was compared. The results of the study showed that, compared to hemp fibers, coconut fibers effectively regulate moisture during cultivation. However, increased shrinkage was observed during heat inactivation due to the higher water content.

Diese Bachelorarbeit verfolgt das Ziel, die Machbarkeit der Herstellung eines Paukenkessels mittels 3D-Druck nachzuweisen. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Klangeigenschaften einer Kesselpauke mit einem 3D gedruckten Paukenkessel im Vergleich zu einer traditionell hergestellten Kesselpauke.

Das Gehirn nutzt sensorische Informationen, um im aufrechten Stand das Gleichgewicht halten zu können. Visuelle, vestibuläre und propriozeptive Signale sind dabei essenziell. Neurologische Erkrankungen können diese Systeme beeinträchtigen und zu Gleichgewichtsstörungen führen. Ein etabliertes inverses Pendelmodell beschreibt den Menschen als starren Körper mit Drehung um das Sprunggelenk. In dieser vorliegenden Arbeit wird das Modell um das Hüftgelenk erweitert. Die Regelung nutzt den Winkel zwischen Ober- und Unterkörper als Hüft-Propriozeption und den Winkel zwischen Unterkörper und Boden als Sprunggelenks-Propriozeption. Zusätzlich berücksichtigt das Modell die Beinposition im Raum als Einflussgröße auf die Körperlage. Zur Analyse kommt eine Transferfunktion zum Einsatz. Sie passt Gain- und Phasenkurven aus experimentellen Messungen an das Modell an. Als Datengrundlage dienen Messungen von Patient*innen mit Polyneuropathie, da es hier in Bezug auf deren Gleichgewichtsstörungen eine gute Datenlage gibt. Dies ermöglicht eine erste Validierung des erweiterten Modells. Die experimentellen Daten wurden auf einer beweglichen Plattform erhoben, die Rotations- und Translationsbewegungen erzeugt. Das Modell erklärt Rotationsbewegungen zuverlässig. Translationsbewegungen lassen sich mit der aktuellen Modellstruktur jedoch nicht hinreichend beschreiben. Diese Arbeit trägt dazu bei, das Gleichgewicht menschlicher Bewegungen besser zu verstehen. Die Erweiterung des Modells um das Hüftgelenk kann neue Erkenntnisse für biomechanische und neurologische Untersuchungen liefern.