Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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West Africa has great potential for the use of solar energy systems, as it has both a high solar radiation rate and a lack of energy production. West Africa is a very aerosol-rich region, whose effects on photovoltaic (PV) use are due to both atmospheric conditions and existing solar technology. This study reports the variability of aerosol optical properties in the city of Koforidua, Ghana over the period 2016 to 2020, and their impact on the radiation intensity and efficiency of a PV cell. The study used AERONET ground (Giles et al., 2019) and satellite data produced by CAMS (Gschwind, et al., 2019), which both provide aerosol optical depth (AOD) and metrological parameters used for radiative transfer calculations with libRadtran (Emde, et al., 2016). A spectrally resolved PV model (Herman-Czezuch et al., 2022) is then used to calculate the PV yield of two PV technologies: polycrystalline and amorphous silicon. It is observed that for both data sets, the aerosol is mainly composed of dust and organic matter, with a very increased AOD load during the harmattan period (December-February), also due to the fires observed during this period.
Am Beispiel einer jahrelang in Präsenz gelehrten Veranstaltung mit Vorlesungen, Übungen und Laborpraktika wird gezeigt, wie die Vermittlung prüfungsrelevanter Kompetenzen auch „online“ gelang. Das passende „Setting“ des Lehr- und Lernprozesses unter Beachtung von Handlungsempfehlungen ist auch für die Zukunft relevant.
Schulungen in neun Prozessschritten gestalten! Digitalisierung des Masterfaches „Integrierte Managementsysteme“ im Studiengang „Material Science and Sustainability Methods“ im Fachbereich Naturwissenschaften an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Am Beispiel einer jahrelang in Präsenz gelehrten Lehrveranstaltung mit Vorlesungen und seminaristischen Übungen wird gezeigt, wie das Gestalten und Durchführen zur Vermittlung prüfungsrelevanter Kompetenzen auch „online“ gelingt. Das passende „Setting“ des Lehr- und Lernprozesses unter Beachtung von Qualitätskriterien und Handlungsempfehlungen ist für jede Art von Schulung in Universitäten, Behörden, Unternehmen und anderen Organsitationen relevant.
Sie sind im Bereich Qualitätsmanagement tätig und haben die Aufgabe bekommen, ein Problem systematisch zu untersuchen und methodisch zu lösen? Sie haben zu viele Aufgaben und wissen nicht, wie Sie diese priorisieren sollen? Oder haben Sie zu begrenzte Ressourcen, um alle Reklamationen gleichzeitig bearbeiten zu können? Oder wissen nicht, wie Sie einen bestimmten Prozess in seinen Grenzen zielführend verbessern können?
Zertifizierungsnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ gibt eine Übersicht über Zertifizierungsnormen von A-Z. Die Zertifizierung von „Produkten“, „Prozessen“, „Systemen“ und „Personen“ wird erklärt. Am Beispiel der FFP2-Masken mit richtiger CE-Kennzeichnung wird begründet, wie wichtig die Einhaltung von Normen für Gesundheit und Leben ist.
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die DIN-Norm, die alle kennen sollten: DIN 5008 „Schreib- und Gestaltungsregeln für die Text- und Informationsbearbeitung“ Beuth-Verlag, Berlin: 2020. Es werden nützliche Hinweise, wie z. B. für Abschlussarbeiten, Bewerbungsschreiben oder Geschäftsbriefe gegeben.
Gesundheitsnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ gibt eine Übersicht zu Gesundheitsnormen von A bis Z. Es wird veranschaulicht, wie Normen durch regionale, europäische und weltweite Vereinheitlichung Leben retten und Gesundheit schützen. Als Praxisbeispiel wird der Aufbau der Zertifizierungsnorm DIN ISO 45001 „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ kurz erläutert.
Formatnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ zeigt verschiedene Formatnormen, wie Audio-, Bild- und Medienformate. Am Beispiel des weltweit einheitlichen Papierformats nach DIN EN ISO 216 wird der Aufbau durch die drei Normsätze „Halbierung und Verdoppelung“, „Ähnlichkeit“ und „Proportionalität“ erklärt.
CE-Kennzeichnung
(2023)
Normen-ABC als Uebersicht
(2023)
Dieses Video dient der Motivation, sich mit Normenthemen zu befassen. Mit dem Internationalen Normenklassifizierung System (ICS) wird begründet, warum Normenkompetenz für alle Studierenden aller Studiengänge oder Berufstätigen jeder Fachrichtung von A-Z wichtig ist. Dazu werden Nützlichkeitsbeispiele gegeben. Abschließend wird das Normen-ABC als Übersicht vorgestellt und welche Lern- und Lehrziele die einzelnen Videos haben.
Entstehung einer DIN-Norm
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Entstehung von DIN-Normen. Die Beteiligung interessierter Kreise und die Moderation durch das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) wird veranschaulicht. Zur Motivation des Mitwirkens an Normen wird auf die verschiedenen Möglichkeiten dazu hingewiesen. Insbesondere junge Menschen sollen die Information erhalten, dass durch eine verkürzte Erstellung einer „DIN-SPEC“ eine technische Lösung aus Forschung und Entwicklung schnell auf den Markt zu bringen ist.
Arten von Normen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Herkunft und Arten von Normen. Es werden Beispiele für Normen von A bis Z gezeigt. Anhand der Planungsnorm für Projektmanagement, der ersten deutschen DIN 1 als Ausführungsnorm und der weltweit verbreiteten Prüfnorm sowie Managementnormen zur Förderung von Nachhaltigkeit wird eine Einordnung im PDCA-Zyklus gezeigt.
ISHIKAWA Diagramm
(2021)
In diesem Video wird der Aufbau und Nutzen eines Fischgräten-Diagramms zur Visualisierung von Ursachen oder Einflüssen auf eine Wirkung (Problem) oder ein Ziel (Lösung) gezeigt.
Die Vorteile liegen in der stammbaumähnlichen Darstellung aller möglichen Ursachen oder Einflüsse als Übersichtssammlung und in der fallweisen Eingrenzungsmöglichkeit je nach Relevanzeinschätzung.
Ablaufdiagramm
(2021)
In diesem Video werden Aufbau, Funktion und Nutzen eines Ablaufdiagrammes als Grundwerkzeug des Qualitätsmanagements gezeigt. Diese bilden die Grundlage für die Visualisierung der definierten und einzuhaltenden Reihenfolge eines Ablaufes für Algorithmen, Programme, Prozesse, Verfahren oder Projekte.
Brainstorming
(2021)
Chancengerechte Online-Lehre
(2020)
Qualitätsregelkarte
(2021)
PARETO-Diagramm
(2021)
Korrelationsdiagramm
(2021)
Histogramm
(2021)
Datensammelblatt
(2021)
Für kleinere Unternehmen mit geringen Ressourcen ist die Gestaltung des QM-Systems eine beträchtliche Herausforderung: Welche Methoden und Maßnahmen sind nötig und bestgeeignet, um die Qualitätskosten nachhaltig zu senken? Durch individuelle und ganzheitliche Betrachtung des Unternehmens sowie Einsatz der Kraftfeldanalyse gelang es einem Metallverarbeiter, ein maßgeschneidertes und dauerhaft wirksames QM-System zu implementieren.
Der Nutzen von Prozessmanagement für die Effizienz und Effektivität der Organisation von Unternehmen ist vielfach bestätigt. Eine Studie der gfo-Gesellschaft für Organisation stellt fest, dass der Umsetzungsgrad der Prozessorganisation in Unternehmen dennoch mangelhaft ist. Es fehlt die Unterstützung der Leitung, die selbst noch überwiegend funktional organisiert ist.
Das sogenannte „Deutschlandstipendium“ ist 2010 ins Leben gerufen worden. Gemäß den gesetzlichen Vorgaben sollen die Stipendien nach Begabung und Leistung vergeben werden. Darüber hinaus sollen auch gesellschaftliches Engagement oder besondere soziale, familiäre oder persönliche Umstände berücksichtigt werden. Bei der Finanzierung sind die Hochschulen zunächst auf das Einwerben privater Fördermittel angewiesen, die von Bund und Land um denselben Betrag aufgestockt werden. Die privaten Mittelgeber können für die von ihnen anteilig finanzierten Stipendien festlegen, aus welchen Studiengängen ihre Stipendiaten ausgewählt werden sollen. Die Hochschulen haben jedoch darauf zu achten, dass ein Drittel aller zu vergebenden Stipendien ohne eine entsprechende Zweckbindung vergeben werden. Einen direkten Einfluss auf die Auswahl einzelner Kandidaten dürfen die Förderer nicht haben. Vor diesem Hintergrund sind die Hochschulen angehalten, Anreize für private Förderer zu schaffen und parallel Bewerbungs- und Auswahlverfahren zu konzipieren, die die genannten gesetzlichen Vorgaben einhalten. Dadurch entsteht bei den Hochschulen ein erheblicher Verwaltungsaufwand. Zu dessen Reduzierung wird in diesem Artikel ein transparenter, nachvollziehbarer, zeit- und kostensparender Prozess durch einen programmierten Workflow beschrieben.
Qualitätsverbesserung und Zeitersparnis bei der Stipendienvergabe durch automatisierten Workflow
(2013)
Für die Vergabe der Deutschlandstipendien hatte die Hochschule anfangs ein Verfahren festgelegt, das viel manuelle Arbeitsschritte umfasst: Die Studierenden hatten ihre Bewerbungsunterlagen schriftlich einzureichen. Dazu gehörten neben einem Motivationsschreiben, einem Ausdruck des aktuellen Notenspiegels alle weiteren Referenzen zur Einschätzung der Bewerbung gemäß den gesetzlichen Auswahlkriterien. Als Grundlage zur Bewertung der „sozialen Kriterien“ sollten die Bewerberinnen und Bewerber ein Gutachten eines Professors oder einer Professorin der Hochschule einholen.
Der Wechsel vom Lehren zum aktiven Lernen kann durch studentische Projekte gelingen. Studierende wenden das bisher vermittelte Wissen an und erleben dadurch Ihre eigene Handlungskompetenz während der Bearbeitung einer berufsnahen Aufgabenstellung. Lernziel ist hierbei die Steigerung der Handlungskompetenz, bestehend aus Fach-, Sozial-, Methoden- und Individualkompetenz durch die Aufgabenbearbeitung im Team. Insbesondere wird dabei auch Wert auf die Vermittlung und Erfahrung von Skills, wie z. B. Kooperationsfähigkeit, Kommunikationsverhalten und Arbeitsorganisation gelegt.
The utilization of simulation procedures is gaining increasing attention in the product development of extrusion blow molded parts. However, some simulation steps, like the simulation of shrinkage and warpage, are still associated with uncertainties. The reason for this is on the one hand a lack of standardized interfaces for the transfer of simulation data between different simulation tools, and on the other hand the complex time-, temperature- and process-dependent material behavior of the used semi crystalline polymers. Using a new vendor neutral interface standard for the data transfer, the shrinkage analysis of a simple blow molded part is investigated and compared to experimental data. A linear viscoelastic material model in combination with an orthotropic process- and temperature-dependent thermal expansion coefficient is used for the shrinkage prediction. A good agreement is observed. Finally, critical parameters in the simulation models that strongly influence the shrinkage analysis are identified by a sensitivity study.
Start-ups stehen im Wettbewerb um qualifizierte Mitarbeiter in starker Konkurrenz zu etablierten Unternehmen und Konzernen. Der Bedarf an Fachkräften (etwa Software-Entwicklern) ist größer als je zuvor [1]. Wie stellen sich Start-ups als Arbeitgeber dar, um Personal für sich zu gewinnen? Dieser Frage wurde im Rahmen der Studie „Start-ups als Arbeitgeber“ nachgegangen.
Die Bilder aus dem Silicon Valley sind bekannt: Das Großraumbüro mit den Sitzecken zum Zurückziehen. Schaukeln, Kickern und Videospiele zum Relaxen in den Arbeitspausen. Überall gibt es etwas zu essen und zu trinken, und das natürlich gratis. – Diese Vorstellungen haben viele im Kopf. Finden sich diese Bilder in der Selbstdarstellung deutscher Start-ups als Arbeitgeber wieder?
Die hier vorgestellte Studie will keine allgemeingültigen Ergebnisse liefern, sondern ist explorativ angelegt und soll zur weiteren Beschäftigung mit diesem Forschungsfeld in Wissenschaft und Praxis anregen.
Start-ups als Arbeitgeber
(2021)
Protocol for conducting advanced cyclic tests in lithium-ion batteries to estimate capacity fade
(2024)
Using advanced cyclic testing techniques improves accuracy in estimating capacity fade and incorporates real-world scenarios in battery cycle aging assessment. Here, we present a protocol for conducting cyclic tests in lithium-ion batteries to estimate capacity fade. We describe steps for implementing strategies for accounting for variations in rest periods, charge-discharge rates, and temperatures. We also detail procedures for validating tests experimentally within a climate-controlled chamber and for developing an empirical model to estimate capacity fading under various testing objectives. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Mulpuri et al.1.
Battery lifespan estimation is essential for effective battery management systems, aiding users and manufacturers in strategic planning. However, accurately estimating battery capacity is complex, owing to diverse capacity fading phenomena tied to factors such as temperature, charge-discharge rate, and rest period duration. In this work, we present an innovative approach that integrates real-world driving behaviors into cyclic testing. Unlike conventional methods that lack rest periods and involve fixed charge-discharge rates, our approach involves 1000 unique test cycles tailored to specific objectives and applications, capturing the nuanced effects of temperature, charge-discharge rate, and rest duration on capacity fading. This yields comprehensive insights into cell-level battery degradation, unveiling growth patterns of the solid electrolyte interface (SEI) layer and lithium plating, influenced by cyclic test parameters. The results yield critical empirical relations for evaluating capacity fading under specific testing conditions.
Impact of atmospheric aerosols on photovoltaic energy production - Scenario for the Sahel zone
(2017)
Photovoltaic (PV) energy is one option to serve the rising global energy need with low environmental impact. PV is of particular interest for local energy solutions in developing countries prone to high solar insolation. In order to assess the PV potential of prospective sites, combining knowledge of the atmospheric state modulating solar radiation and the PV performance is necessary. The present study discusses the PV power as function of atmospheric aerosols in the Sahel zone for clear-sky-days. Daily yields for a polycrystalline silicon PV module are reduced by up to 48 % depending on the climatologically-relevant aerosol abundances.
Solar energy plants are one of the key options to serve the rising global energy need with low environmental impact. Aerosols reduce global solar radiation due to absorption and scattering and therewith solar energy yields. Depending on the aerosol composition and size distribution they reduce the direct component of the solar radiation and modify the direction of the diffuse component compared to standard atmospheric conditions without aerosols.
Atmospheric aerosols affect the power production of solar energy systems. Their impact depends on both the atmospheric conditions and the solar technology employed. By being a region with a lack in power production and prone to high solar insolation, West Africa shows high potential for the application of solar power systems. However, dust outbreaks, containing high aerosol loads, occur especially in the Sahel, located between the Saharan desert in the north and the Sudanian Savanna in the south. They might affect the whole region for several days with significant effects on power generation. This study investigates the impact of atmospheric aerosols on solar energy production for the example year 2006 making use of six well instrumented sites in West Africa. Two different solar power technologies, a photovoltaic (PV) and a parabolic through (PT) power plant, are considered. The daily reduction of solar power due to aerosols is determined over mostly clear-sky days in 2006 with a model chain combining radiative transfer and technology specific power generation. For mostly clear days the local daily reduction of PV power (at alternating current) (PVAC) and PT power (PTP) due to the presence of aerosols lies between 13 % and 22 % and between 22 % and 37 %, respectively. In March 2006 a major dust outbreak occurred, which serves as an example to investigate the impact of an aerosol extreme event on solar power. During the dust outbreak, daily reduction of PVAC and PTP of up to 79 % and 100 % occur with a mean reduction of 20 % to 40 % for PVAC and of 32 % to 71 % for PTP during the 12 days of the event.
Long-term variability of solar irradiance and its implications for photovoltaic power in West Africa
(2020)
This paper addresses long-term changes in solar irradiance for West Africa (3° N to 20° N and 20° W to 16° E) and its implications for photovoltaic power systems. Here we use satellite irradiance (Surface Solar Radiation Data Set-Heliosat, Edition 2.1, SARAH-2.1) to derive photovoltaic yields. Based on 35 years of data (1983–2017) the temporal and regional variability as well as long-term trends of global and direct horizontal irradiance are analyzed. Furthermore, at four locations a detailed time series analysis is undertaken. The dry and the wet season are considered separately.
This paper addresses long-term historical changes in solar irradiance in West Africa (3 to 20° N and 20° W to 16° E) and the implications for photovoltaic systems. Here, we use satellite irradiance (Surface Solar Radiation Data Set – Heliosat, Edition 2.1 – SARAH-2.1) and temperature data from a reanalysis (ERA5) to derive photovoltaic yields. Based on 35 years of data (1983–2017), the temporal and regional variability as well as long-term trends in global and direct horizontal irradiance are analyzed. Furthermore, a detailed time series analysis is undertaken at four locations. According to the high spatial resolution SARAH-2.1 data record (0.05°×0.05°), solar irradiance is largest (up to a 300 W m−2 daily average) in the Sahara and the Sahel zone with a positive trend (up to 5 W m−2 per decade) and a lower temporal variability (<75 W m−2 between 1983 and 2017 for daily averages). In contrast, the solar irradiance is lower in southern West Africa (between 200 W m−2 and 250 W m−2) with a negative trend (up to −5 W m−2 per decade) and a higher temporal variability (up to 150 W m−2). The positive trend in the north is mostly connected to the dry season, whereas the negative trend in the south occurs during the wet season. Both trends show 95 % significance. Photovoltaic (PV) yields show a strong meridional gradient with the lowest values of around 4 kWh kWp−1 in southern West Africa and values of more than 5.5 kWh kWp−1 in the Sahara and Sahel zone.
Long-term variability of solar irradiance and its implications for photovoltaic power in West Africa
(2020)
West Africa is one of the least developed regions in the world regarding the energy availability and energy security. Located close to the equator West Africa receives high amounts of global horizontal irradiance (GHI). Thus, solar power and especially photovoltaic (PV) systems seem to be a promising solution to provide electricity with low environmental impact. To plan and to dimension a PV power system climatological data for global horizontal irradiance (GHI) and its variability need to be taken into account. However, ground based measurements of irradiances are not available continuously and cover only a few discrete locations.
Solar energy is one option to serve the rising global energy demand with low environmental Impact [1]. Building an energy system with a considerable share of solar power requires long-term investment and a careful investigation of potential sites. Therefore, understanding the impacts from varying regionally and locally determined meteorological conditions on solar energy production will influence energy yield projections. Clouds are moving on a short term timescale and have a high influence on the available solar radiation, as they absorb, reflect and scatter parts of the incoming light [2]. However, modeling photovoltaic (PV) power yields with a spectral resolution and local cloud information gives new insights on the atmospheric impact on solar energy.
Solar energy is one option to serve the rising global energy demand with low environmental impact. Building an energy system with a considerable share of solar power requires long-term investment and a careful investigation of potential sites. Therefore, understanding the impacts from varying regionally and locally determined meteorological conditions on solar energy production will influence energy yield projections.
Der Einsatz von Remote-Laboren in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen ermöglicht Studierenden an einigen Hochschulen die ortsunabhängige Nutzung von Laboren, Maschinen und Robotern. Remote-Labore eignen sich in besonderer Weise dafür, den digitalisierungsbedingten Anforderungen und dem Qualifikationsbedarf aus Wirtschaft und Industrie zu begegnen. Die Onlinebedienung von Laboren bietet viele Ansatzpunkte für den Erwerb digitaler Kompetenzen, wie beispielsweise das Sammeln und Analysieren von Big Data, das Entwickeln geeigneter Schnittstellen für den Onlinezugriff oder den korrekten Einsatz zur Verfügung stehender softwarebasierter Messtechnik. Auch während der Coronapandemie im Sommersemester 2020, als der reguläre Zugang zu Laboren aufgrund der Kontaktbeschränkungen nicht erlaubt war, ermöglichten Remote-Labore den Studierenden praktische Erfahrungen. Jedoch stellen nicht nur die didaktischen, sondern auch die technischen und organisatorischen Aspekte ingenieurwissenschaftliche Studiengänge bei der Umsetzung von Remote-Laboren vor anspruchsvolle Aufgaben. Der nachfolgende Beitrag greift diese Aspekte auf und beschreibt anhand ausgewählter Beispiele, wie die Umsetzung und Integration von Remote-Laboren in Studium und Lehre gelingen kann, aber auch welche Herausforderungen nach wie vor bestehen.
Neue technologische Entwicklungen basieren immer mehr auf einer
zunehmenden Mathematisierung, gerade in den Ingenieurwissenschaften.
Nicht erst seit PISA ist jedoch zu beobachten, dass sich das
belastbare mathematische Grundwissen vieler Studienanfänger in den letzten Jahren verringert hat.
Im vorliegenden Beitrag wird dieses Spannungsfeld, in dem sich die Ingenieurmathematik befindet, aus Sicht von Fachhochschuldozenten beschrieben. Ausgehend von den Ausbildungszielen der Ingenieurmathematik werden Anforderungen an die Schulmathematik abgeleitet.
Diese Anforderungen werden beispielhaft für die Einführung und den Umgang mit den mathematischen Objekten Zahlen, Terme, Gleichungen und Funktionen konkretisiert.
Ziel ist eine Sensibilisierung von Mathematiklehrerinnen und -lehrern, um ihre Schulabsolventinnen und -absolventen besser für ein zukünftiges ingenieurwissenschaftliches Studium zu rüsten.
The Anomalous X‐ray Pulsar 4U 0142+61 is the only neutron star where it is believed that one of the long searched‐for ‘fallback’ disks has been detected in the mid‐IR by Wang et al. [1] using Spitzer. Such a disk originates from material falling back to the NS after the supernova. We search for cold circumstellar material in the 90 GHz continuum using the Plateau de Bure Interferometer. No millimeter flux is detected at the position of 4U 0142+61, the upper flux limit is 150 μJy corresponding to the 3σ noise rms level. The re‐processed Spitzer MIPS 24μm data presented previously by Wang et al. [2] show some indication of flux enhancement at the position of the neutron star, albeit below the 3σ statistical significance limit. At far infrared wavelengths the source flux densities are probably below the Herschel confusion limits.
We report on submillimetre bolometer observations of the isolated neutron star RX J1856.5−3754 using the Large Apex Bolometer Camera bolometer array on the Atacama Pathfinder Experiment telescope. No cold dust continuum emission peak at the position of RX J1856.5−3754 was detected. The 3σ flux density upper limit of 5 mJy translates into a cold dust mass limit of a few earth masses. We use the new submillimetre limit, together with a previously obtained H-band limit, to constrain the presence of a gaseous, circumpulsar disc. Adopting a simple irradiated disc model, we obtain a mass accretion limit of Graphic and a maximum outer disc radius of ∼1014 cm. By examining the projected proper motion of RX J1856.5−3754, we speculate about a possible encounter of the neutron star with a dense fragment of the CrA molecular cloud a few thousand years ago.
En el siguiente trabajo se presentan las diferentes alternativas tecnológicas que brindarán soporte para las comunicaciones en el Proyecto Campo Conectado, priorizando el bajo consumo y mantenimiento. Esta plataforma de transmisión proveerá la conectividad necesaria para la recolección y envío de los datos requeridos por los productores agropecuarios, con el fin de mejorar la gestión de los procesos productivos y comerciales. Se comenta además los orígenes del proyecto y los actores involucrados en el mismo, destacándose el trabajo interinstitucional e interdisciplinar que se lleva a cabo.
The cube in cube approach was used by Paul and Ishai-Cohen to model and derive formulas for filler content dependent Young's moduli of particle filled composites assuming perfect filler matrix adhesion. Their formulas were chosen because of their simplicity, and recalculated using an elementary volume approach which transforms spherical inclusions to cubic inclusions. The EV approach led to expression of the composites moduli that allows introducing an adhesion factor kadh ranging from 0 and 1 to take into account reduced filler matrix adhesion. This adhesion factor scales the edge length of the cubic inclusions, thus reducing the stress transfer area between matrix and filler. Fitting the experimental data with the modified Paul model provides reasonable kadh for PA66, PBT, PP, PE-LD and BR which are in line with their surface energies. Further analysis showed that stiffening only occurs if kadh exceeds [Formula: see text] and depends on the ratio of matrix modulus and filler modulus. The modified model allows for a quick calculation of any particle filled composites for known matrix modulus EM, filler modulus EF, filler volume content vF and adhesion factor kadh. Thus, finite element analysis (FEA) simulations of any particle filled polymer parts as well as materials selection are significantly eased. FEA of cubic and hexagonal EV arrangements show that stress distributions within the EV exhibit more shear stresses if one deviates from the cubic arrangement. At high filler contents the assumption that the property of the EV is representative for the whole composite, holds only for filler volume contents up to 15 or 20% (corresponding to 30 to 40 weight %). Thus, for vast majority of commercially available particulate composites, the modified model can be applied. Furthermore, this indicates that the cube in cube approach reaches two limits: (i) the occurrence of increasing shear stresses at filler contents above 20% due to deviations of EV arrangements or spatial filler distribution from cubic arrangements (singular), and (ii) increasing interaction between particles with the formation of particle network within the matrix violating the EV assumption of their homogeneous dispersion.
The cube in cube approach was used by Paul and Ishai-Cohen to model and derive formulas for filler content dependent Young´s moduli of particle filled composites assuming perfect filler matrix adhesion. Their formulas were chosen because of their simplicity, recalculated using an elementary volume approach which transforms spherical inclusions to cubic inclusions. The EV approach led to expression for the composites moduli that allow for introducing an adhesion factor kadh ranging from 0 and 1 to take into account none perfect reduced filler matrix adhesion. This adhesion factor scales the edge length of the cubic inclusions, thus, reducing the stress transfer area between matrix and filler. Fitting the experimental data with the modified Paul model provides reasonable kadh for PA66, PBT, PP, PE-LD and BR which are in line with their surface energies. Further analysis showed that stiffening only occurs if kadh exceeds <span class="math-tex">\( { \ \sqrt{E^M/E^F} \ }\) and depends on the ratio of matrix modulus and filler modulus. The modified model allows for a quick calculation of any particle filled composites for known matrix modulus EM, filler modulus EF, filler volume content vF and adhesion factor kadh. Thus, finite element analysis (FEA) simulations of any particle filled polymer parts as well as materials selection are significantly eased. FEA of cubic and hexagonal EV arrangements show that stress distributions within the EV exhibit more shear stresses if one deviates from the cubic arrangement. At high filler contents the assumption that the property of the EV is representative for the whole composite, holds only for filler volume contents up to 15 or 20 % (corresponding to 30 to 40 weight %). Thus, for vast majority of commercially available particulate composites, the modified model can be applied. Furthermore, this indicates that the cube in cube approach reaches two limits: i) the occurrence of increasing shear stresses at filler contents above 20 % due to deviations of EV arrangements or spatial filler distribution from cubic arrangements (singular), and ii) increasing interaction between particles with the formation of particle network within the matrix violating the EV assumption of their homogeneous dispersion.
How self-reliant Peer Teaching can be set up to augment learning outcomes for university learners
(2022)
Introduction: Chronic pain is a frequent severe disease and often associated with anxiety, depression, insomnia, disability, and reduced quality of life. This maladaptive condition is further characterized by sensory loss, hyperalgesia, and allodynia. Blue light has been hypothesized to modulate sensory neurons and thereby influence nociception.
Objectives: Here, we compared the effects of blue light vs red light and thermal control on pain sensation in a human experimental pain model.
Methods: Pain, hyperalgesia, and allodynia were induced in 30 healthy volunteers through high-density transcutaneous electrical stimulation. Subsequently, blue light, red light, or thermal control treatment was applied in a cross-over design. The nonvisual effects of the respective light treatments were examined using a well-established quantitative sensory testing protocol. Somatosensory parameters as well as pain intensity and quality were scored.
Results: Blue light substantially reduced spontaneous pain as assessed by numeric rating scale pain scoring. Similarly, pain quality was significantly altered as assessed by the German counterpart of the McGill Pain Questionnaire. Furthermore, blue light showed antihyperalgesic, antiallodynic, and antihypesthesic effects in contrast to red light or thermal control treatment.
Conclusion: Blue-light phototherapy ameliorates pain intensity and quality in a human experimental pain model and reveals antihyperalgesic, antiallodynic, and antihypesthesic effects. Therefore, blue-light phototherapy may be a novel approach to treat pain in multiple conditions.
We present the performance of the upGREAT heterodyne array receivers on the SOFIA telescope after several years of operations. This instrument is a multi-pixel high resolution (R≳107) spectrometer for the Stratospheric Observatory for Far-Infrared Astronomy (SOFIA). The receivers use 7-pixel subarrays configured in a hexagonal layout around a central pixel. The low frequency array receiver (LFA) has 2×7 pixels (dual polarization), and presently covers the 1.83–2.07THz frequency range, which allows to observe the [CII] and [OI] lines at 158μm and 145μm wavelengths. The high frequency array (HFA) covers the [OI] line at 63μm and is equipped with one polarization at the moment (7 pixels, which can be upgraded in the near future with a second polarization array). The 4.7THz array has successfully flown using two separate quantum-cascade laser local oscillators from two different groups. NASA completed the development, integration and testing of a dual-channel closed-cycle cryocooler system, with two independently operable He compressors, aboard SOFIA in early 2017 and since then, both arrays can be operated in parallel using a frequency separating dichroic mirror. This configuration is now the prime GREAT configuration and has been added to SOFIA’s instrument suite since observing cycle 6.
We present a new multi-pixel high resolution (R ≳ 107) spectrometer for the Stratospheric Observatory for Far-Infrared Astronomy (SOFIA). The receiver uses 2 × 7-pixel subarrays in orthogonal polarization, each in an hexagonal array around a central pixel. We present the first results for this new instrument after commissioning campaigns in May and December 2015 and after science observations performed in May 2016. The receiver is designed to ultimately cover the full 1.8−2.5 THz frequency range but in its first implementation, the observing range was limited to observations of the [CII] line at 1.9 THz in 2015 and extended to 1.83−2.07 THz in 2016. The instrument sensitivities are state-of-the-art and the first scientific observations performed shortly after the commissioning confirm that the time efficiency for large scale imaging is improved by more than an order of magnitude as compared to single pixel receivers. An example of large scale mapping around the Horsehead Nebula is presented here illustrating this improvement. The array has been added to SOFIA’s instrument suite already for ongoing observing cycle 4.
Animal models are often needed in cancer research but some research questions may be answered with other models, e.g., 3D replicas of patient-specific data, as these mirror the anatomy in more detail. We, therefore, developed a simple eight-step process to fabricate a 3D replica from computer tomography (CT) data using solely open access software and described the method in detail. For evaluation, we performed experiments regarding endoscopic tumor treatment with magnetic nanoparticles by magnetic hyperthermia and local drug release. For this, the magnetic nanoparticles need to be accumulated at the tumor site via a magnetic field trap. Using the developed eight-step process, we printed a replica of a locally advanced pancreatic cancer and used it to find the best position for the magnetic field trap. In addition, we described a method to hold these magnetic field traps stably in place. The results are highly important for the development of endoscopic tumor treatment with magnetic nanoparticles as the handling and the stable positioning of the magnetic field trap at the stomach wall in close proximity to the pancreatic tumor could be defined and practiced. Finally, the detailed description of the workflow and use of open access software allows for a wide range of possible uses.
Work in progress: Starter-project for first semester students to survey their engineering studies
(2015)
Using an Embroidery Machine to Achieve a Deeper Understanding of Electromechanical Applications
(2013)
Technik(en) des Designs
(2023)
Zur Geste der Medien
(2023)
Virtueller Journalismus
(2019)
Virtueller Journalismus
(2020)
Twitchen als Kulturtechnik
(2023)